JP2020012201A - 化学反応装置の動作方法 - Google Patents
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Abstract
Description
太陽光エネルギーの有無を確認する第2ステップと、
を具備し、
前記第1ステップにおいて、前記余剰電力がない場合、電解槽内の電極が電解液に浸漬されないようにして、光起電力層における起電力によって第1システムとして機能させ、
前記第1ステップにおいて、前記余剰電力がある場合、前記第2ステップに進み、
前記第2ステップにおいて、前記太陽光エネルギーがない場合、前記電解槽内の前記電極が電解液に浸漬されるようにして、前記余剰電力によって化学エネルギーを生成する第2システムとして機能させ、
前記第2ステップにおいて、前記太陽光エネルギーがある場合、前記電解槽内の前記電極が電解液に浸漬されるようにして、前記光起電力層の起電力によって前記化学エネルギーを生成する第3システムとして機能させる。
以下に図1乃至図8を用いて、第1の実施形態に係る化学反応装置について説明する。
図1は、第1の実施形態に係る化学反応装置の構成例を示す概略構成図である。なお、図1において、積層体10および電解槽21は、その断面構成を示している。
図2は、第1の実施形態に係る化学反応装置の人工光合成システム動作を示す図である。人工光合成システムは、主に余剰電力がある場合であって、太陽光エネルギーがある場合に用いられる。
2CO2+4H++4e− → 2CO+2H2O ・・・(2)
(1)式に示すように、第1電極16の表面付近において、H2Oが酸化されて(電子を失い)酸素(O2)と水素イオン(H+)が生成される。そして、第1電極16側で生成されたH+は、第2電極11側に移動する。
上記第1の実施形態によれば、化学反応装置は、第1電極16、光起電力層15、および第2電極11を含む積層体10と、積層体10を収容する電解槽21と、積層体10に電気的に接続または遮断可能な外部電源32および電力需要部34と、で構成される。すなわち、積層体10と外部電源32との接続、および積層体10と電力需要部34との接続は切り替え可能である。また、外部電源32および電力需要部34のいずれにも積層体10を電気的に接続しない(遮断する)ことも可能である。
図7は、第1の実施形態に係る化学反応装置の第1の変形例の構成を示す概略構成図である。
以下に図9乃至図15を用いて、第2の実施形態に係る化学反応装置について説明する。
図9は、第2の実施形態に係る化学反応装置の構成例を示す概略構成図である。なお、図9において、積層体10、第3電極51、および電解槽21は、その断面構成を示している。
図10は、第2の実施形態に係る化学反応装置の人工光合成システム動作を示す図である。人工光合成システムは、主に余剰電力がある場合であって、太陽光エネルギーがある場合に用いられる。
上記第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
図14は、第2の実施形態に係る化学反応装置の第1の変形例の構成を示す概略構成図である。
以下に図16乃至図21を用いて、第3の実施形態に係る化学反応装置について説明する。
図16は、第3の実施形態に係る化学反応装置の構成例を示す概略構成図である。なお、図16において、積層体10、第3電極51、第3触媒52、イオン交換膜19b、および容器90は、その断面構成を示している。
図17は、第3の実施形態に係る化学反応装置の人工光合成システム動作を示す図である。人工光合成システムは、主に余剰電力がある場合であって、太陽光エネルギーがある場合に用いられる。
上記第3の実施形態によれば、第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。
図21は、第3の実施形態に係る化学反応装置の第1の変形例の構成を示す概略構成図である。
Claims (9)
- 外部電源の余剰電力の有無を確認する第1ステップと、
太陽光エネルギーの有無を確認する第2ステップと、
を具備し、
前記第1ステップにおいて、前記余剰電力がない場合、電解槽内の電極が電解液に浸漬されないようにして、光起電力層における起電力によって第1システムとして機能させ、
前記第1ステップにおいて、前記余剰電力がある場合、前記第2ステップに進み、
前記第2ステップにおいて、前記太陽光エネルギーがない場合、前記電解槽内の前記電極が電解液に浸漬されるようにして、前記余剰電力によって化学エネルギーを生成する第2システムとして機能させ、
前記第2ステップにおいて、前記太陽光エネルギーがある場合、前記電解槽内の前記電極が電解液に浸漬されるようにして、前記光起電力層の起電力によって前記化学エネルギーを生成する第3システムとして機能させる
化学反応装置の動作方法。 - 前記第1システムとして機能させるとき、前記電解槽は空気、または非導電性の液体で充填される請求項1に記載の化学反応装置の動作方法。
- 前記第1システムとして機能させるとき、前記電解槽は前記第2システムまたは前記第3システムによって生成された気体で充填される請求項1に記載の化学反応装置の動作方法。
- 前記電極は、光照射側に配置された第1電極および光照射側とは反対側に配置された第2電極を備え、
前記光起電力層は、前記第1電極と前記第2電極に電気的に接続され、
前記化学反応装置は、
前記第1電極と前記第2電極との間に、第1スイッチング素子を介して電気的に接続される外部電源と、
前記第1電極と前記第2電極との間に、第2スイッチング素子を介して電気的に接続され、前記外部電源とは並列に接続される電力需要部と、
前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子のオン/オフを制御するスイッチング素子制御部と、
を備え、
前記スイッチング素子制御部による前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子のオン/オフの制御により、第1システム、第2システム、および第3システムのいずれかとして機能させる
請求項1に記載の化学反応装置の動作方法。 - 前記第1ステップにおいて、前記余剰電力がない場合、前記スイッチング素子制御部によって、前記第1スイッチング素子がオフし、前記第2スイッチング素子がオンすることで、前記第1システムとして機能する請求項4に記載の化学反応装置の動作方法。
- 前記第2ステップにおいて、前記太陽光エネルギーがない場合、前記スイッチング素子制御部によって、前記第2スイッチング素子がオフし、前記第1スイッチング素子がオンすることで、前記第2システムとして機能する請求項4に記載の化学反応装置の動作方法。
- 前記第2ステップにおいて、前記太陽光エネルギーがある場合、前記スイッチング素子制御部によって、前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子がオフすることで、前記第3システムとして機能する請求項4に記載の化学反応装置の動作方法。
- 前記外部電源の起電力または前記光起電力層の起電力によりセンサ部を動作する請求項4に記載の化学反応装置の動作方法。
- 前記センサ部は、電解液のpH、電解液の濃度、電解液の組成、前記電解槽内の圧力、前記電解槽内の温度、および光の強度の少なくとも1つを測定する請求項8に記載の化学反応装置の動作方法。
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WO2011145406A1 (ja) * | 2010-05-19 | 2011-11-24 | シャープ株式会社 | 太陽電池一体型気体製造装置 |
JP2012177160A (ja) * | 2011-02-25 | 2012-09-13 | Sharp Corp | 水素製造装置および水素製造方法 |
WO2013073271A1 (ja) * | 2011-11-14 | 2013-05-23 | シャープ株式会社 | 発電装置 |
JP2013105631A (ja) * | 2011-11-14 | 2013-05-30 | Sharp Corp | 発電装置 |
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