JP6142281B2 - Hydrogen generating device, hydrogen generating unit and energy system using them - Google Patents

Hydrogen generating device, hydrogen generating unit and energy system using them Download PDF

Info

Publication number
JP6142281B2
JP6142281B2 JP2012249835A JP2012249835A JP6142281B2 JP 6142281 B2 JP6142281 B2 JP 6142281B2 JP 2012249835 A JP2012249835 A JP 2012249835A JP 2012249835 A JP2012249835 A JP 2012249835A JP 6142281 B2 JP6142281 B2 JP 6142281B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hydrogen generation
electrolyte
hydrogen
cell
liquid discharge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2012249835A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014097910A (en
Inventor
孝浩 鈴木
孝浩 鈴木
野村 幸生
幸生 野村
羽藤 一仁
一仁 羽藤
田村 聡
聡 田村
宜裕 小澤
宜裕 小澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority to JP2012249835A priority Critical patent/JP6142281B2/en
Publication of JP2014097910A publication Critical patent/JP2014097910A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6142281B2 publication Critical patent/JP6142281B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Description

本発明は、光を用いて水を水素と酸素とに分解することにより水素を得る、水素生成デバイスおよび水素生成ユニットならびにそれらを用いたエネルギーシステムに関する。   The present invention relates to a hydrogen generation device, a hydrogen generation unit, and an energy system using them, which obtain hydrogen by decomposing water into hydrogen and oxygen using light.

従来、光触媒として機能する半導体材料の利用方法として、半導体材料に光を照射することにより、水を分解して水素を生成することまたは電気エネルギーを生成することが知られている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, as a method of using a semiconductor material that functions as a photocatalyst, it is known to generate water or generate electrical energy by decomposing water by irradiating the semiconductor material with light (for example, Patent Documents). 1).

特許文献1には、太陽光から得られる光エネルギーを水素エネルギーに変換する機能を有する光水電解装置が開示されている。この光水電解装置は、重層された複数の光水電解セルから構成される。   Patent Document 1 discloses a photowater electrolysis device having a function of converting light energy obtained from sunlight into hydrogen energy. This photowater electrolysis apparatus is composed of a plurality of layered photowater electrolysis cells.

それぞれの光水電解セルは、外周部分が透明なガラス板または合成樹脂板からなる外壁によって囲まれた箱状のケーシングを有しており、水平状態から任意の角度だけ傾斜して配置される。光水電解セル内の下部には電解液が収容されており、また、厚さ方向中央には、光水電解セル内を2つの空間に画成する隔壁が設けられる。この隔壁は、上部側に配置されたガス分離膜と、下部側に配置された光水電解電極膜接合体とが一体に接合されたものであり、生成水素と生成酸素とを分離する役割を果たす。   Each photowater electrolysis cell has a box-shaped casing whose outer peripheral portion is surrounded by an outer wall made of a transparent glass plate or synthetic resin plate, and is inclined at an arbitrary angle from the horizontal state. An electrolytic solution is accommodated in the lower part of the photowater electrolysis cell, and a partition that divides the photowater electrolysis cell into two spaces is provided at the center in the thickness direction. This partition wall is formed by integrally joining a gas separation membrane disposed on the upper side and a photowater electrolysis electrode membrane assembly disposed on the lower side, and serves to separate generated hydrogen and generated oxygen. Fulfill.

光水電解電極膜接合体には、厚さ方向中央部に配置されたイオン伝導膜であるナフィオン膜の両面に、光触媒電極と白金対極とがそれぞれ形成される。この光水電解電極膜接合体では、太陽光の照射により光水電解を起こし、光触媒電極からは酸素、白金対極からは水素が生成する。また、隔壁の下端には、矩形状の貫通孔が形成されており、該貫通孔を介して光水電解セル内を電解液が流通することができる。   A photocatalyst electrode and a platinum counter electrode are respectively formed on both sides of a Nafion membrane, which is an ion conductive membrane, disposed in the central portion in the thickness direction in the photowater electrolysis electrode membrane assembly. In this photowater electrolysis electrode membrane assembly, photowater electrolysis is caused by irradiation with sunlight, and oxygen is produced from the photocatalyst electrode and hydrogen is produced from the platinum counter electrode. In addition, a rectangular through hole is formed at the lower end of the partition wall, and the electrolytic solution can flow through the photowater electrolysis cell through the through hole.

そして、光水電解セルの外壁には、平面視矩形状の流通孔が形成されており、該流通孔の開口面積を可変自在とする可動壁が設けられる。該可動壁は、外壁の高さ方向(長手方向)に沿ってスライド自在に構成されており、上方に移動すると、開口部分の開口面積が小さくなり、下方に移動すると、開口面積が大きくなる。ここで、光水電解電極膜接合体の上端と可動壁の上端とは略同じ高さ位置に配置される。   A flow hole having a rectangular shape in plan view is formed on the outer wall of the photowater electrolysis cell, and a movable wall is provided that allows the opening area of the flow hole to be varied. The movable wall is configured to be slidable along the height direction (longitudinal direction) of the outer wall. When the movable wall moves upward, the opening area of the opening portion decreases, and when the movable wall moves downward, the opening area increases. Here, the upper end of the photoelectrolytic electrode membrane assembly and the upper end of the movable wall are disposed at substantially the same height.

また、光水電解電極膜接合体の上端から光水電解セルの外壁に向けて降ろした垂線の足は、流通孔の下端位置と一致する。このため、光水電解セル内における電解液の液面高さは、光水電解電極膜接合体の上端および可動壁の上端の高さと略一致する。そして、光水電解セルの外壁に流通孔を設け、隣接する光水電解セル間で、流通孔を介して電解液が流通可能に構成されるため、各光水電解セルが電解液の流れから見て直列に接続され、全ての光水電解セルにおける電解液の供給および排出をすることができる。   Moreover, the leg of the perpendicular dropped from the upper end of the photowater electrolysis electrode membrane assembly toward the outer wall of the photowater electrolysis cell coincides with the lower end position of the flow hole. For this reason, the liquid level height of the electrolytic solution in the photowater electrolysis cell substantially coincides with the heights of the upper end of the photowater electrolysis electrode membrane assembly and the upper end of the movable wall. And since a flow hole is provided in the outer wall of the photowater electrolysis cell and the electrolyte solution can be circulated between the adjacent photowater electrolysis cells via the flow hole, each photowater electrolysis cell is separated from the flow of the electrolyte solution. It is connected in series so that the electrolyte solution can be supplied and discharged in all the photowater electrolysis cells.

特開2008−75097号公報JP 2008-75097 A

しかしながら、かかる光水電解装置の場合、光水電解装置を構成する一部の光水電解セルに何らかの原因で不具合が生じた場合に、他の光水電解セルが直列接続であるため、一部の流路の寸断によって流路全体の流通が不可能となり、その影響が光水電解装置全体に波及してしまう。   However, in the case of such a photowater electrolysis device, when a problem occurs in some photowater electrolysis cells constituting the photowater electrolysis device for some reason, the other photowater electrolysis cells are connected in series. Discontinuation of the flow path makes it impossible for the entire flow path to circulate, and the influence spreads over the entire photowater electrolysis apparatus.

従来の課題を解決するために、本発明に係る水素生成デバイスは、透光性を有する面を含む筐体と、筐体内部の空間を、第1の空間および第2の空間に分けるセパレータと、第1の空間内に配置された対極と、第2の空間内に配置され、導電性基板上に形成された光半導体電極と、光半導体電極と対極との間を接続する電気的接続部と、第1の空間内および第2の空間内に水を含む電解液と、電解液を供給する筐体を貫通する電解液供給孔と、第1の空間と接する筐体を貫通し、かつ、電解液供給孔よりも低い位置に設置された水素側気液排出孔と、第2の空間と接する筐体を貫通し、かつ、電解液供給孔よりも低い位置に設置された酸素側気液排出孔と、を有する水素生成セルを複数備える。さらに、電解液を水素生成セルへ送出および水素生成セルから回収する電解液貯蔵部と、電解液貯蔵部から延出した電解液供給本管と、電解液供給本管から複数分岐して、それぞれの分岐先がそれぞれの水素生成セルの電解液供給孔に接続する電解液供給管と、電解液貯蔵部から延出した気液排出本管と、気液排出本管から複数分岐して、それぞれの分岐先がそれぞれの水素生成セルの気液排出孔に接続する気液排出管とを備える。複数の水素生成セルのうち、上方に配置された水素生成セルほど、供給される電解液の流路抵抗を小さくすることで複数の水素生成セルに供給される電解液の流量が同じになるように構成した、光半導体電極に光を照射することにより水を分解して水素を生成する。   In order to solve the conventional problems, a hydrogen generation device according to the present invention includes a housing including a light-transmitting surface, a separator that divides a space inside the housing into a first space and a second space. , A counter electrode disposed in the first space, an optical semiconductor electrode disposed in the second space and formed on the conductive substrate, and an electrical connection portion connecting the optical semiconductor electrode and the counter electrode And an electrolyte containing water in the first space and the second space, an electrolyte supply hole that penetrates the casing that supplies the electrolyte, a casing that contacts the first space, and The hydrogen side gas / liquid discharge hole installed at a position lower than the electrolyte solution supply hole and the oxygen side gas installed at a position lower than the electrolyte solution supply hole through the casing in contact with the second space. A plurality of hydrogen generation cells having liquid discharge holes are provided. Furthermore, the electrolyte solution storage unit for sending the electrolyte solution to the hydrogen generation cell and recovering from the hydrogen generation cell, the electrolyte supply main extending from the electrolyte storage unit, and a plurality of branches from the electrolyte supply main, Branching destination of each of the hydrogen generation cells connected to the electrolyte supply hole, a gas-liquid discharge main extending from the electrolyte storage section, and a plurality of branches from the gas-liquid discharge main, And a gas-liquid discharge pipe connected to the gas-liquid discharge hole of each hydrogen generation cell. Among the plurality of hydrogen generation cells, the higher the hydrogen generation cell, the lower the flow resistance of the electrolyte supplied, so that the flow rate of the electrolyte supplied to the plurality of hydrogen generation cells becomes the same. By irradiating light to the optical semiconductor electrode configured as described above, water is decomposed to generate hydrogen.

本発明に係る水素生成デバイスおよび水素生成ユニットならびのそれらを用いたエネルギーシステムによれば、複数の光水素生成セルにおける電解液の直列流通における上述の課題を解決できるとともに、相互に高低差のある複数の水素生成セルに対して、電解液供給管を並列接続したときに生じる課題もあわせて解決することができる。   According to the energy generation system using the hydrogen generation device and the hydrogen generation unit according to the present invention, it is possible to solve the above-mentioned problems in the serial flow of the electrolyte in the plurality of photohydrogen generation cells, and there is a difference in height between them. Problems that arise when electrolyte solution supply pipes are connected in parallel to a plurality of hydrogen generation cells can also be solved.

図1は、本発明の実施の形態1に係る水素生成セルの構成を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a hydrogen generation cell according to Embodiment 1 of the present invention. 図2は、本発明の実施の形態1に係る水素生成セルの構成を第1の空間側から見た概略図である。FIG. 2 is a schematic view of the configuration of the hydrogen generation cell according to Embodiment 1 of the present invention as viewed from the first space side. 図3は、本発明の実施の形態1に係る水素生成デバイスの構成を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the hydrogen generation device according to Embodiment 1 of the present invention. 図4は、本発明の実施の形態2に係る水素生成デバイスの構成を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the hydrogen generation device according to Embodiment 2 of the present invention. 図5は、本発明の実施の形態3に係るエネルギーシステムの構成を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the energy system according to Embodiment 3 of the present invention. 図6は、本発明の実施の形態4に係るエネルギーシステムの構成を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration of an energy system according to Embodiment 4 of the present invention.

(発明の基礎となった知見)
特許文献1に開示されている光水電解装置の場合、複数の光水電解セルが高低差を有する位置関係で配置される。実用上、ある場所に複数の光水電解セルからなる光水電解装置を設置する場合、複数の光水電解セルを、高低差を有する位置関係で配置することは不可避である。言い換えれば、全ての光水電解セルを水平方向に一列に配置することは現実的ではない、ということである。
(Knowledge that became the basis of the invention)
In the case of the photowater electrolysis apparatus disclosed in Patent Document 1, a plurality of photowater electrolysis cells are arranged in a positional relationship having a height difference. Practically, when installing a photowater electrolysis apparatus composed of a plurality of photowater electrolysis cells in a certain place, it is inevitable to arrange the plurality of photowater electrolysis cells in a positional relationship having a height difference. In other words, it is not practical to arrange all the photowater electrolysis cells in a row in the horizontal direction.

さて、特許文献1の光水電解装置では、各光水電解セルへの電解液の供給は、隣接する上流側(位置が高い側)の光水電解セルにてあふれた電解液が流入することにより行われる。同様に、各光水電解セルからの電解液の排出は、隣接する下流側(位置が低い側)の光水電解セルへ電解液があふれて流出することにより行われる。   By the way, in the photowater electrolysis apparatus of patent document 1, supply of the electrolyte solution to each photowater electrolysis cell is caused by the overflow of the electrolyte solution in the adjacent upstream (higher side) photowater electrolysis cell. Is done. Similarly, the electrolyte solution is discharged from each photowater electrolysis cell by overflowing and flowing out of the electrolyte solution to the adjacent downstream (low-position) photowater electrolysis cell.

このような機構を採用することにより、高低差を有する位置関係のセル配置によって得られる位置エネルギーを駆動力として、電解液が全ての光水電解セルに直列に流れる。   By adopting such a mechanism, the electrolytic solution flows in series in all the photowater electrolysis cells using the potential energy obtained by the positional cell arrangement having a height difference as a driving force.

しかしながら、かかる光水電解装置の場合、光水電解装置を構成する一部の光水電解セルに何らかの原因で不具合が生じた場合、その影響が光水電解装置全体に波及する。   However, in the case of such a photowater electrolysis device, when a malfunction occurs in some photowater electrolysis cells constituting the photowater electrolysis device for some reason, the influence spreads to the entire photowater electrolysis device.

例えば、複数の光水電解セルが重層された光水電解装置について、光水電解セルのうちひとつに不具合が生じた場合を考える。この場合、不具合を解消するために当該セルの修復を行うこととなり、修復作業中は当該セルの稼働が停止したり、当該セルを光水電解装置から取り外したりする状況となる。   For example, consider a case where a malfunction occurs in one of the photowater electrolysis cells in a photowater electrolysis apparatus in which a plurality of photowater electrolysis cells are stacked. In this case, the cell is repaired in order to eliminate the problem, and the operation of the cell is stopped or the cell is removed from the photowater electrolysis device during the repair work.

このとき、複数の光水電解セルを経由して直列に流通している電解液の流れは、不具合が生じた当該セルの箇所で寸断される。直列流通は、その流路においてどこか一箇所でも流れが寸断されれば、流路全体の流通が不可能となる。   At this time, the flow of the electrolyte flowing in series via the plurality of photowater electrolysis cells is cut off at the location of the cell where the failure occurred. In the serial flow, if the flow is interrupted at any one place in the flow path, the flow of the entire flow path becomes impossible.

したがって、上述の場合では、不具合が生じたセルはひとつだけであるにもかかわらず、全てのセルが電解液の供給および排出ができずに稼働を停止せざるを得ない状況に陥る。このことは、光水電解装置の実用化を考えた際の課題となる。   Therefore, in the above-described case, although only one cell has a problem, all the cells cannot supply and discharge the electrolyte solution, and the operation is forced to stop. This is a problem when considering the practical application of the photowater electrolysis apparatus.

しかし、この直列流通の課題を解決するために、異なる高さに設置された複数の水素生成セルに対して、電解液供給管を単純に並列接続すればよいというわけはない。並列流通を行うと、次の3つの別の課題が発生する。   However, in order to solve this problem of serial distribution, it is not necessary to simply connect the electrolyte supply pipes in parallel to a plurality of hydrogen generation cells installed at different heights. When parallel distribution is performed, the following three other problems occur.

1つ目は水圧についての課題である。複数の水素生成セルを電解液供給管で接続すると、電解液供給管内の電解液を通じて、全てのセル内の電解液が繋がった状態となる。すると、ある水素生成セルは、自身よりも高い位置に設置されたセル内の電解液に起因する水圧を全て受けることとなる。したがって、設置する高さによって各セルの耐水圧設計を変更する必要性が生じる。これは、実用性、製造コストおよび施工時の煩雑さといった面で、課題となる。   The first issue is about water pressure. When a plurality of hydrogen generating cells are connected by an electrolyte supply pipe, the electrolytes in all the cells are connected through the electrolyte in the electrolyte supply pipe. Then, a certain hydrogen generation cell will receive all the water pressure resulting from the electrolyte solution in the cell installed in a position higher than itself. Therefore, it is necessary to change the water pressure resistance design of each cell depending on the height of installation. This is a problem in terms of practicality, manufacturing cost, and complexity during construction.

2つ目は、各水素生成セルへの電解液供給量についての課題である。1つ目の課題と同じ並列流通構成を考え、電解液供給管から各セルへ電解液供給を行う。ここで、各セルの電解液供給孔前段に、電解液供給量を調整する機構を設けない場合を考える。すると、より高い位置に配置されたセルに電解液供給を行うためには、そのセルの位置まで電解液を持ち上げるために、より高い電解液供給圧が必要となる。このため、電解液は低い位置に配置されたセルのみに優先して流れ、高い位置に配置されたセルへの電解液供給に支障が出る。結果として、設置した位置によって各セルへの電解液供給量に差異が生じる。   The second problem is about the amount of electrolyte supplied to each hydrogen generation cell. Considering the same parallel flow configuration as the first problem, the electrolyte solution is supplied from the electrolyte solution supply pipe to each cell. Here, a case is considered in which a mechanism for adjusting the electrolyte supply amount is not provided in the preceding stage of the electrolyte supply hole of each cell. Then, in order to supply the electrolytic solution to a cell arranged at a higher position, a higher electrolytic solution supply pressure is required to lift the electrolytic solution to the position of the cell. For this reason, electrolyte flows preferentially only to the cell arrange | positioned in a low position, and troubles appear in electrolyte supply to the cell arrange | positioned in a high position. As a result, the amount of electrolyte supplied to each cell varies depending on the position where it is installed.

3つ目は、電解液供給管内の電解液逆流についての課題である。ここでも、1つ目の課題と同じ並列流通構成を考える。ここで、電解液の供給が停止された場合には、あるセルに対して、そのセルよりも高い位置にある電解液供給管内の電解液が重力に従って逆流する。逆流は電解液供給管内の全てにわたって起こり、最終的には電解液供給管内の電解液が抜けた状態で安定する。その後、再度電解液を各セルに供給するときには、逆流によって電解液が抜けた空間分だけ余計に電解液を供給しなければならず、システム全体から見て大きなエネルギーロスとなる。   The third problem is about the electrolyte back flow in the electrolyte supply pipe. Again, consider the same parallel distribution configuration as the first issue. Here, when the supply of the electrolytic solution is stopped, the electrolytic solution in the electrolytic solution supply pipe located higher than the cell flows backward with respect to a certain cell according to gravity. The reverse flow occurs throughout the electrolyte solution supply pipe, and finally stabilizes in a state in which the electrolyte solution in the electrolyte solution supply pipe is removed. Thereafter, when supplying the electrolyte solution again to each cell, the electrolyte solution must be supplied by an amount corresponding to the space from which the electrolyte solution has been removed due to the backflow, resulting in a large energy loss when viewed from the whole system.

そこで本発明は、上記従来の課題に鑑み、光半導体による水の分解反応を利用して水素を生成する水素生成デバイスおよび水素生成ユニットならびにそれらを用いたエネルギーシステムを提供する。   Accordingly, in view of the above-described conventional problems, the present invention provides a hydrogen generation device and a hydrogen generation unit that generate hydrogen using a water decomposition reaction by an optical semiconductor, and an energy system using them.

具体的には、水素生成デバイスを構成する複数の水素生成セルを、高低差を有する位置関係で配置し、かつ、電解液の流れから見て並列に接続し、同時に電解液の水圧、供給量および逆流の問題を解決する方法を提供する。また、水素生成デバイスを実用化するためには、多数の水素生成セルの連結により、十分な量の水素を生成するための簡便かつ合理的な水素生成セル同士の連結部材および連結方法を提供する。   Specifically, a plurality of hydrogen generation cells constituting the hydrogen generation device are arranged in a positional relationship having a height difference, and connected in parallel as viewed from the flow of the electrolyte, and at the same time, the water pressure and supply amount of the electrolyte And provide a way to solve the backflow problem. In order to put the hydrogen generation device into practical use, a simple and rational connection member and method for connecting hydrogen generation cells for generating a sufficient amount of hydrogen are provided by connecting a large number of hydrogen generation cells. .

本発明に係る水素生成デバイスは、高低差を有する位置関係で配置され、かつ、電解液の流れから見て並列に接続された複数の水素生成セルからなる。ここに、電解液の流量調整装置および逆流防止装置が、前述した位置に設置されることにより、電解液の流通について次のような機能を有する。   The hydrogen generation device according to the present invention includes a plurality of hydrogen generation cells that are arranged in a positional relationship having a height difference and that are connected in parallel as viewed from the flow of the electrolyte. Here, the electrolytic solution flow rate adjusting device and the backflow prevention device are installed at the positions described above, thereby having the following functions for the flow of the electrolytic solution.

なお、以下の本願明細書では、後述する光半導体電極がn型半導体であって酸素を生成する側であり、対極が水素を生成する側である場合に即した説明をする。ただし、光半導体電極がp型半導体である場合は、前述のn型半導体の場合に即した説明において、水素と酸素を入れ替えることにより説明される。   In the following description of the present application, a description will be given in the case where an optical semiconductor electrode described later is an n-type semiconductor and generates oxygen, and a counter electrode is a hydrogen generating side. However, when the photo semiconductor electrode is a p-type semiconductor, it will be explained by replacing hydrogen and oxygen in the description corresponding to the case of the n-type semiconductor.

はじめに、電解液の供給が行われている場合について述べる。電解液貯蔵部から送出された電解液は、電解液供給本管から各電解液供給管を経由して、電解液供給孔から筐体内部に供給される。このとき、各水素生成セルが設置される高さおよび電解液貯蔵部からの道のりによって、各電解液供給管にかかる電解液の水圧は異なる。そこで、各電解液供給管の途中に流量調整装置を設けることにより、各セルに供給される電解液の流量を全て等しくする。   First, the case where the electrolyte solution is supplied will be described. The electrolytic solution sent from the electrolytic solution storage unit is supplied from the electrolytic solution supply main pipe through the electrolytic solution supply pipes to the inside of the casing. At this time, the water pressure of the electrolyte applied to each electrolyte supply pipe varies depending on the height at which each hydrogen generation cell is installed and the path from the electrolyte storage unit. Therefore, by providing a flow rate adjusting device in the middle of each electrolytic solution supply pipe, the flow rate of the electrolytic solution supplied to each cell is all made equal.

これにより、高い水圧がかかるセルにばかり優先的に電解液が供給され、低い水圧しかかからないセルには電解液が供給されない、という事態を防ぐことができる。電解液が供給された各セルにおいては、電解液のうち、気液排出孔よりも高い位置にある電解液は、重力に従って自動的に気液排出孔から排出される。よって、電解液面の高さは気液排出孔の高さによって定まる。   As a result, it is possible to prevent a situation in which the electrolytic solution is preferentially supplied only to a cell to which a high water pressure is applied, and the electrolytic solution is not supplied to a cell having only a low water pressure. In each cell to which the electrolytic solution is supplied, the electrolytic solution at a position higher than the gas-liquid discharge hole is automatically discharged from the gas-liquid discharge hole according to gravity. Therefore, the height of the electrolyte surface is determined by the height of the gas-liquid discharge hole.

ここで、電解液供給孔は気液排出孔よりも高い位置にあるため、必然的に電解液供給孔は常に電解液面よりも高い位置に保たれる。これにより、各セル内の電解液は、電解液供給本管および各電解液供給管内の電解液から孤立することとなる。したがって、複数の水素生成セル内の電解液が電解液供給本管および電解液供給管を経由して繋がることによって生じる、前述の水圧についての課題が解決される。   Here, since the electrolytic solution supply hole is at a position higher than the gas-liquid discharge hole, the electrolytic solution supply hole is necessarily kept at a position higher than the electrolytic solution surface. Thereby, the electrolytic solution in each cell is isolated from the electrolytic solution supply main pipe and the electrolytic solution in each electrolytic solution supply pipe. Therefore, the above-mentioned problem concerning the water pressure caused by connecting the electrolytes in the plurality of hydrogen generation cells via the electrolyte supply main and the electrolyte supply pipe is solved.

次に、電解液の供給が停止された場合について述べる。ある水素生成セルに着目すると、当該セルの電解液供給孔へは、当該供給孔よりも高い位置にある電解液供給本管および電解液供給管内の電解液に由来する水圧がかかり、重力に従って当該電解液が当該セル内へ逆流する。そこで、電解液供給本管において、当該セルの電解液供給管と電解液供給本管との分岐部よりも高い位置に、逆流防止装置を設ける。これにより、前述したような当該セルへの電解液逆流が防止される。   Next, the case where the supply of the electrolytic solution is stopped will be described. Paying attention to a hydrogen generation cell, the electrolyte supply hole of the cell is subjected to water pressure derived from the electrolyte supply main pipe and the electrolyte in the electrolyte supply pipe at a position higher than the supply hole, The electrolyte flows back into the cell. Therefore, in the electrolyte supply main pipe, a backflow prevention device is provided at a position higher than a branch portion between the electrolyte supply pipe and the electrolyte supply main pipe of the cell. Thereby, the electrolyte backflow to the cell as described above is prevented.

これを全てのセルに対して行えば、逆流防止装置は、電解液供給本管上における、隣接する2つの分岐部の間全てに設けられることになる。その結果、電解液供給本管および電解液供給管内の電解液逆流は完全に防止される。このようにすれば、電解液が常に各セルの電解液供給孔近傍まで到達した状態で保たれ、再度電解液を各セルに供給するときの前述のようなエネルギーロスを無くすことが可能となる。   If this is performed for all the cells, the backflow prevention device is provided between all two adjacent branches on the electrolyte supply main pipe. As a result, the electrolyte back flow in the electrolyte supply main pipe and the electrolyte supply pipe is completely prevented. In this way, the electrolyte solution is always kept in the vicinity of the electrolyte solution supply hole of each cell, and it becomes possible to eliminate the energy loss as described above when supplying the electrolyte solution to each cell again. .

さらに別の視点でも、本発明の水素生成セル接続構成を採ることによる効果が見られる。特許文献1の光水電解装置では、各光水電解セルへの電解液の供給は、隣接する光水電解セルであふれた電解液が流入することにより行われる。同様に、各光水電解セルからの電解液の排出は、隣接する光水電解セルへ電解液があふれて流出することにより行われる。   From another point of view, the effect of adopting the hydrogen generating cell connection configuration of the present invention can be seen. In the photowater electrolysis apparatus of Patent Document 1, the supply of the electrolyte solution to each photowater electrolysis cell is performed by the inflow of the electrolyte solution overflowing in the adjacent photowater electrolysis cell. Similarly, the electrolyte solution is discharged from each photowater electrolysis cell when the electrolyte solution overflows to the adjacent photowater electrolysis cell.

すなわち、各光水電解セルが電解液の流れから見て直列に接続されている。このようにすると、ある光水電解セルに不具合が起こり、当該セルへの電解液流通ができなくなった場合、その影響で光水電解装置の電解液流通が寸断される。これにより、当該セルの修復が完了するまでの期間中、他の大多数の正常なセルの稼働まで停止せざるをえなくなる。   That is, the photoelectrolytic cells are connected in series as viewed from the flow of the electrolytic solution. In this case, when a problem occurs in a certain photowater electrolysis cell and the electrolyte solution cannot be distributed to the cell, the influence of the electrolyte solution distribution in the photowater electrolysis device is interrupted. As a result, during the period until the repair of the cell is completed, the operation of the majority of other normal cells must be stopped.

これに対して、本発明の水素生成デバイスは、複数の水素生成セルが電解液の流れから見て並列に接続する。この場合、各水素生成セルは電解液供給管と直結しており、他の水素生成セルを介して電解液が流通することは無い。したがって、ある水素生成セルに不具合が起こり、当該セルへの電解液流通ができなくなった場合でも、当該セルが電解液供給管と接続する箇所を閉塞しておけば、他の水素生成セルには通常となんら変わらず電解液の供給が継続される。すなわち、当該セルの修復期間中も、他の大多数の正常なセルが稼働することができ、水素生成デバイス全体としての運転が可能になる。   In contrast, in the hydrogen generation device of the present invention, a plurality of hydrogen generation cells are connected in parallel as viewed from the flow of the electrolyte. In this case, each hydrogen generation cell is directly connected to the electrolyte supply pipe, and the electrolyte does not flow through other hydrogen generation cells. Therefore, even when a malfunction occurs in a certain hydrogen generation cell and the electrolyte cannot be distributed to the cell, if the cell is closed at the location where the cell is connected to the electrolyte supply pipe, The supply of the electrolytic solution is continued as usual. That is, the majority of other normal cells can be operated even during the repair period of the cell, and the entire hydrogen generation device can be operated.

以上の点から鑑みて、複数の水素生成セルが高低差を有する位置関係で配置され、かつ、電解液の流れから見て並列に接続された本発明の構成は、水素生成デバイスとして好適であると言える。   In view of the above, the configuration of the present invention in which a plurality of hydrogen generation cells are arranged in a positional relationship having a height difference and connected in parallel as viewed from the flow of the electrolyte is suitable as a hydrogen generation device. It can be said.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の実施の形態は一例であり、本発明は以下の実施の形態に限定されない。また、以下の実施の形態では、同一部材に同一の符号を付して、重複する説明を省略する場合がある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following embodiment is an example, and the present invention is not limited to the following embodiment. Moreover, in the following embodiment, the same code | symbol may be attached | subjected to the same member and the overlapping description may be abbreviate | omitted.

(実施の形態1)
本発明の実施の形態1の水素生成デバイスについて、図1、図2および図3を用いて説明する。図1は、本実施の形態の水素生成デバイスに用いる水素生成セルの構成を示す概略図、図2は本実施の形態の水素生成デバイスに用いる水素生成セルの構成を第1の空間側から見た概略図、図3は、本実施の形態の水素生成デバイスの構成を示す概略図である。
(Embodiment 1)
A hydrogen generation device according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 3. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a hydrogen generation cell used in the hydrogen generation device of the present embodiment, and FIG. 2 shows the configuration of the hydrogen generation cell used in the hydrogen generation device of the present embodiment as viewed from the first space side. FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the hydrogen generation device of the present embodiment.

本実施の形態の水素生成セル100は、少なくとも照射光31が照射される面が透光性を有する筐体1を有する。筐体1内部の空間を2つに分けるように、筐体1の照射光31が照射される面とほぼ平行になる向きにセパレータ2が設けられる。セパレータ2で隔てられた第1の空間3および第2の空間4と、第2の空間4内において、筐体1の照射光31が照射される面とほぼ平行になる向きに導電性基板5が設けられる。導電性基板5上に光半導体電極6が形成される。第1の空間3内には、対極7が設けられる。電気的接続部8は、導電性基板5と対極7との間を電気的に接続する。水を含む電解液9は、第1の空間3内および第2の空間4内に存在する。   The hydrogen generation cell 100 according to the present embodiment includes a housing 1 in which at least the surface irradiated with the irradiation light 31 is translucent. The separator 2 is provided in a direction substantially parallel to the surface irradiated with the irradiation light 31 of the housing 1 so that the space inside the housing 1 is divided into two. In the second space 4 and the first space 3 and the second space 4 separated by the separator 2, the conductive substrate 5 is oriented in a direction substantially parallel to the surface irradiated with the irradiation light 31 of the housing 1. Is provided. An optical semiconductor electrode 6 is formed on the conductive substrate 5. A counter electrode 7 is provided in the first space 3. The electrical connection portion 8 electrically connects the conductive substrate 5 and the counter electrode 7. The electrolytic solution 9 containing water exists in the first space 3 and the second space 4.

水素生成セル100に照射される照射光31の進行方向に沿って説明すると、水素生成セル100には、照射光31を照射する側から、透光性を有する筐体1の一方の面、電解液9、光半導体電極6、導電性基板5、セパレータ2、対極7、電解液9、筐体1の他方の面が、この順に配置される。導電性基板5とセパレータ2は互いに接していても離れていてもよい。また、対極7とセパレータ2は互いに接していても離れていてもよい。セパレータ2は、第1の空間3内の電解液9と第2の空間4内の電解液9との間でイオンのやり取りを行わせる役割を担う。そのため、セパレータ2の少なくとも一部分は、第1の空間3および第2の空間4内の電解液9と接する。また、第1の空間3内と第2の空間4内との間で電解液9を流通させられるように、セパレータ2の一部分もしくはセパレータ2と筐体1内壁との間に間隙が設けられる。   If it demonstrates along the advancing direction of the irradiation light 31 with which the hydrogen generation cell 100 is irradiated, from the side which irradiates the irradiation light 31, the one surface of the housing | casing 1 which has translucency from the side irradiated with the irradiation light 31, electrolysis The liquid 9, the optical semiconductor electrode 6, the conductive substrate 5, the separator 2, the counter electrode 7, the electrolytic solution 9, and the other surface of the casing 1 are arranged in this order. The conductive substrate 5 and the separator 2 may be in contact with each other or may be separated from each other. Further, the counter electrode 7 and the separator 2 may be in contact with each other or separated from each other. The separator 2 plays a role of exchanging ions between the electrolytic solution 9 in the first space 3 and the electrolytic solution 9 in the second space 4. Therefore, at least a part of the separator 2 is in contact with the electrolytic solution 9 in the first space 3 and the second space 4. In addition, a gap is provided between a part of the separator 2 or between the separator 2 and the inner wall of the housing 1 so that the electrolytic solution 9 can be circulated between the first space 3 and the second space 4.

電解液供給孔10は筐体1を貫通するように、水素側気液排出孔11は筐体1のうち第1の空間3側を貫通するように、酸素側気液排出孔12は筐体1のうち第2の空間4側を貫通するように、それぞれ設けられる。このとき、水素側気液排出孔11および酸素側気液排出孔12は、電解液供給孔10よりも低い位置となるように配置される。   The oxygen-side gas / liquid discharge hole 12 is the case so that the electrolyte supply hole 10 penetrates the case 1, the hydrogen-side gas / liquid discharge hole 11 passes through the first space 3 side of the case 1. 1 are respectively provided so as to penetrate the second space 4 side. At this time, the hydrogen-side gas-liquid discharge hole 11 and the oxygen-side gas-liquid discharge hole 12 are arranged at a position lower than the electrolyte solution supply hole 10.

次に、水素生成セル100の各構成について、具体的に説明する。   Next, each configuration of the hydrogen generation cell 100 will be specifically described.

筐体1の照射光31が照射される面には、電解液9に対する耐腐食性および絶縁性を有し、可視光領域の光、さらに望ましくは可視光領域の周辺波長を含む光が透過する材料を用いる。その材料としては、例えば、ガラスおよび樹脂が挙げられる。筐体1のその他の面の材料については、電解液9に対する耐腐食性および絶縁性を有していればよく、光を透過する性質を持つ必要は無い。その材料としては、前述のガラス、樹脂に加えて、表面を耐腐食・絶縁加工した金属等を用いることができる。   The surface to which the irradiation light 31 of the housing 1 is irradiated has corrosion resistance and insulation against the electrolytic solution 9, and transmits light in the visible light region, more preferably light including peripheral wavelengths in the visible light region. Use materials. Examples of the material include glass and resin. The material of the other surface of the housing 1 only needs to have corrosion resistance and insulation against the electrolytic solution 9 and does not need to have a property of transmitting light. As the material, in addition to the glass and resin described above, a metal whose surface is corrosion-resistant and insulated can be used.

セパレータ2は、電解液9中の電解質を透過させ、かつ、電解液9中の水素および酸素の透過を抑制する機能を有する。セパレータ2の材料としては、例えば、高分子固体電解質等の固体電解質が挙げられる。高分子固体電解質としては、ナフィオン等のイオン交換膜が挙げられる。   The separator 2 has a function of allowing the electrolyte in the electrolytic solution 9 to permeate and suppressing the permeation of hydrogen and oxygen in the electrolytic solution 9. Examples of the material of the separator 2 include a solid electrolyte such as a polymer solid electrolyte. Examples of the polymer solid electrolyte include ion exchange membranes such as Nafion.

導電性基板5には、導電性を有する基板、もしくは導電性を有する材料を表面に成膜した基板を用いる。導電性基板5としては、例えば、白金板、酸化インジウムスズ(ITO)ガラスおよびフッ素ドープ酸化スズ(FTO)ガラスが挙げられる。   As the conductive substrate 5, a conductive substrate or a substrate on which a conductive material is formed is used. Examples of the conductive substrate 5 include a platinum plate, indium tin oxide (ITO) glass, and fluorine-doped tin oxide (FTO) glass.

光半導体電極6は、n型半導体もしくはp型半導体によって形成される。光半導体電極6がn型半導体によって形成されていれば、光半導体電極6からは酸素が、対極7からは水素が生成する。逆に、光半導体電極6がp型半導体であれば、光半導体電極6からは水素が、対極7からは酸素が生成する。光半導体電極6は、光照射によって電子が励起して水を分解する必要がある。そのため、伝導帯のバンドエッジ準位が水素イオンの標準還元電位である0eV(vs.NHE)以下であり、かつ、価電子帯のバンドエッジ準位が水の標準酸化電位である1.23eV(vs.NHE)以上である半導体によって形成されることが好ましい。このような半導体としては、チタン、ジルコニウム、バナジウム、タンタル、ニオブ、タングステン、鉄、銅、亜鉛、カドミウム、ガリウム、インジウムおよびゲルマニウムの酸化物、酸窒化物および窒化物、これらの複合酸化物、酸窒化物および窒化物、これらにアルカリ金属イオンやアルカリ土類金属イオンを添加したものが、好適に用いられる。また、伝導帯のバンドエッジ準位が水素イオンの標準還元電位0eV(vs.NHE)以下の物質からなる膜と、価電子帯のバンドエッジ準位が水の標準酸化電位1.23eV(vs.NHE)以上の物質からなる膜とを互いに接合した積層膜も、有効に用いられる。一例として、例えばWO/ITO/Si積層膜等が好適に用いられる。 The optical semiconductor electrode 6 is formed of an n-type semiconductor or a p-type semiconductor. If the optical semiconductor electrode 6 is formed of an n-type semiconductor, oxygen is generated from the optical semiconductor electrode 6 and hydrogen is generated from the counter electrode 7. Conversely, if the optical semiconductor electrode 6 is a p-type semiconductor, hydrogen is generated from the optical semiconductor electrode 6 and oxygen is generated from the counter electrode 7. The photo semiconductor electrode 6 needs to decompose water by excitation of electrons by light irradiation. Therefore, the band edge level of the conduction band is 0 eV (vs. NHE) or less, which is the standard reduction potential of hydrogen ions, and the band edge level of the valence band is 1.23 eV (the standard oxidation potential of water). vs. NHE) or more. Such semiconductors include titanium, zirconium, vanadium, tantalum, niobium, tungsten, iron, copper, zinc, cadmium, gallium, indium and germanium oxides, oxynitrides and nitrides, complex oxides thereof, acids Nitride and nitride, and those obtained by adding alkali metal ions or alkaline earth metal ions to these are preferably used. In addition, a film made of a material having a band edge level in the conduction band equal to or lower than a standard reduction potential of hydrogen ions of 0 eV (vs. NHE) and a band edge level in the valence band of 1.23 eV (vs. A laminated film obtained by bonding films made of a substance higher than (NHE) to each other is also effectively used. As an example, for example, a WO 3 / ITO / Si laminated film is preferably used.

対極7には、導電性を有し、光半導体電極6がn型半導体である場合には水素生成反応に、p型半導体である場合には酸素生成反応に活性な材料を用いる。対極7の材料としては、水の電気分解用の電極として一般的に用いられるカーボンおよび貴金属が挙げられる。具体的には、カーボン、白金、白金担持カーボン、パラジウム、イリジウム、ルテニウムおよびニッケル等を採用できる。   The counter electrode 7 is made of a conductive material that is active in a hydrogen generation reaction when the optical semiconductor electrode 6 is an n-type semiconductor and active in an oxygen generation reaction when it is a p-type semiconductor. Examples of the material of the counter electrode 7 include carbon and noble metals that are generally used as an electrode for water electrolysis. Specifically, carbon, platinum, platinum-supporting carbon, palladium, iridium, ruthenium, nickel, and the like can be employed.

電気的接続部8には、一般的な金属導線を用いることができる。   As the electrical connection portion 8, a general metal conductor can be used.

第1の空間3および第2の空間4内に入れられた電解液9は、水を含む電解液であればよく、酸性であっても中性であっても塩基性であってもよい。例えば、硫酸、塩酸、塩化カリウム、塩化ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化ナトリウム等が好適に用いられる。   The electrolytic solution 9 placed in the first space 3 and the second space 4 may be an electrolytic solution containing water, and may be acidic, neutral, or basic. For example, sulfuric acid, hydrochloric acid, potassium chloride, sodium chloride, potassium sulfate, sodium sulfate, sodium bicarbonate, sodium hydroxide and the like are preferably used.

電解液供給孔10には、電解液9に対する耐腐食性および絶縁性を有する材料が用いられる。水素側気液排出孔11および酸素側気液排出孔12には、電解液9に対する耐腐食性および絶縁性を有し、かつ、大気圧以下の圧力において水素または酸素が透過せず吸着しない機能を有する材料が用いられる。具体的には、ガラス、樹脂表面を耐腐食・絶縁加工した金属等を用いることができる。   For the electrolyte solution supply hole 10, a material having corrosion resistance and insulation properties with respect to the electrolyte solution 9 is used. The hydrogen-side gas-liquid discharge hole 11 and the oxygen-side gas-liquid discharge hole 12 have corrosion resistance and insulating properties with respect to the electrolyte 9, and do not permeate and absorb hydrogen or oxygen at a pressure below atmospheric pressure. A material having is used. Specifically, glass, a metal with a resin surface subjected to corrosion resistance and insulation processing, or the like can be used.

電解液供給孔10と、水素側気液排出孔11および酸素側気液排出孔12との相互位置関係は、前述した通りである。   The mutual positional relationship between the electrolyte solution supply hole 10, the hydrogen side gas / liquid discharge hole 11 and the oxygen side gas / liquid discharge hole 12 is as described above.

次に、水素生成セル100の動作について、説明する。   Next, the operation of the hydrogen generation cell 100 will be described.

水素生成セル100では、筐体1および第2の空間4内に入れられた電解液9を透過した光が、光半導体電極6に入射する。光半導体電極6が光を吸収して電子の光励起が起こり、光半導体電極6において伝導帯に電子が、価電子帯に正孔がそれぞれ生じる。このとき、光半導体電極6と電解液9の接触により、光半導体電極6の表面(電解液9との界面)近傍にはバンドベンディングが生じるため、光照射によって生じた正孔は、バンドベンディングに従って、光半導体電極6の表面(電解液9との界面)側に移動する。この正孔が光半導体電極6の表面で水分子を酸化して酸素が生成する(下記化学式(1))。   In the hydrogen generation cell 100, the light transmitted through the electrolytic solution 9 placed in the housing 1 and the second space 4 enters the optical semiconductor electrode 6. The optical semiconductor electrode 6 absorbs light and photoexcitation of electrons occurs, and in the optical semiconductor electrode 6, electrons are generated in the conduction band and holes are generated in the valence band. At this time, the contact between the optical semiconductor electrode 6 and the electrolytic solution 9 causes band bending near the surface of the optical semiconductor electrode 6 (interface with the electrolytic solution 9). Therefore, holes generated by light irradiation follow the band bending. Then, it moves to the surface of the optical semiconductor electrode 6 (interface with the electrolytic solution 9). These holes oxidize water molecules on the surface of the optical semiconductor electrode 6 to generate oxygen (the following chemical formula (1)).

一方、伝導帯に生じた電子は導電性基板5側に移動する。導電性基板5に移動した電子は、電気的接続部8を介して対極7側に移動する。対極7の内部を移動して対極7表面(電解液9との界面)に到達した電子は、対極7の表面でプロトンを還元して水素が生成する(下記化学式(2))。   On the other hand, electrons generated in the conduction band move to the conductive substrate 5 side. The electrons moved to the conductive substrate 5 move to the counter electrode 7 side through the electrical connection portion 8. Electrons that move inside the counter electrode 7 and reach the surface of the counter electrode 7 (interface with the electrolytic solution 9) reduce protons on the surface of the counter electrode 7 to generate hydrogen (the following chemical formula (2)).

4h+2HO → O↑+4H (1)
4e+4H → 2H↑ (2)
対極7の表面で生成した水素気泡は、第1の空間3内に入れられた電解液9中を浮上し、電解液9の液面上に達する。その後、水素側気液排出孔11を通じて、水素生成セル100の外部へ移動する。
4h + + 2H 2 O → O 2 ↑ + 4H + (1)
4e + 4H + → 2H 2 ↑ (2)
Hydrogen bubbles generated on the surface of the counter electrode 7 float in the electrolytic solution 9 placed in the first space 3 and reach the liquid surface of the electrolytic solution 9. Thereafter, the gas moves to the outside of the hydrogen generation cell 100 through the hydrogen side gas / liquid discharge hole 11.

一方、光半導体電極6の表面で生成した酸素気泡は、第2の空間4内に入れられた電解液9中を浮上し、電解液9の液面上に達する。その後、酸素側気液排出孔12を通じて、水素生成セル100の外部へ移動する。   On the other hand, oxygen bubbles generated on the surface of the optical semiconductor electrode 6 float in the electrolytic solution 9 placed in the second space 4 and reach the liquid surface of the electrolytic solution 9. Thereafter, the gas moves to the outside of the hydrogen generation cell 100 through the oxygen-side gas / liquid discharge hole 12.

水の光分解による水素および酸素の生成が進行するとともに、電解液9の量が減少する。この減少分を補うため、電解液供給孔10から第1の空間3および第2の空間4へ電解液を必要量供給する。このとき、過剰に電解液を供給した場合は水素側気液排出孔11および酸素側気液排出孔12から重力によって自動的に排出されるため、第1の空間3および第2の空間4内における電解液9の液面高さは、水素側気液排出孔11および酸素側気液排出孔12の高さに常に一定に保たれる。このため、電解液供給孔10の高さにまで電解液9の液面が達することは無い。よって、電解液供給孔10の箇所でかかる電解液の水圧が、セル内の電解液9にかかることは無く、セル内の水圧は過剰に上昇することなく常に一定の範囲に保持される。   As the generation of hydrogen and oxygen by photolysis of water proceeds, the amount of the electrolyte 9 decreases. In order to compensate for this decrease, the required amount of electrolyte is supplied from the electrolyte supply hole 10 to the first space 3 and the second space 4. At this time, if the electrolyte is supplied excessively, it is automatically discharged by gravity from the hydrogen-side gas-liquid discharge hole 11 and the oxygen-side gas-liquid discharge hole 12, so that the first space 3 and the second space 4 The liquid surface height of the electrolyte solution 9 is always kept constant at the height of the hydrogen side gas / liquid discharge hole 11 and the oxygen side gas / liquid discharge hole 12. For this reason, the liquid level of the electrolytic solution 9 does not reach the height of the electrolytic solution supply hole 10. Therefore, the water pressure of the electrolytic solution at the location of the electrolytic solution supply hole 10 is not applied to the electrolytic solution 9 in the cell, and the water pressure in the cell is always kept within a certain range without excessively rising.

本実施の形態に係る水素生成デバイス300は、複数の水素生成セル310で構成される。水素生成セル310の構成は、本実施の形態で前述した水素生成セル100と同じである。複数の水素生成セル310へ電解液を循環させるため、電解液送出および回収機能を有する電解液貯蔵部13が設けられる。   The hydrogen generation device 300 according to the present embodiment includes a plurality of hydrogen generation cells 310. The configuration of the hydrogen generation cell 310 is the same as that of the hydrogen generation cell 100 described in the present embodiment. In order to circulate the electrolytic solution to the plurality of hydrogen generation cells 310, an electrolytic solution storage unit 13 having an electrolytic solution delivery and recovery function is provided.

電解液貯蔵部13からは電解液供給本管14が伸び、さらに電解液供給本管14から電解液供給管15が複数分岐する。それぞれの電解液供給管15の先端は水素生成セル310の電解液供給孔10に接続する。電解液供給管15の途中には、水素生成セル310へ流入する電解液流量を調整する流量調整装置16が設けられる。電解液供給本管14上の、隣接する2つの電解液供給管分岐部の間には、電解液の逆流を防止する逆流防止装置17が設けられる。   An electrolytic solution supply main pipe 14 extends from the electrolytic solution storage unit 13, and a plurality of electrolytic solution supply pipes 15 branch from the electrolytic solution supply main pipe 14. The tip of each electrolyte supply pipe 15 is connected to the electrolyte supply hole 10 of the hydrogen generation cell 310. A flow rate adjusting device 16 that adjusts the flow rate of the electrolyte flowing into the hydrogen generation cell 310 is provided in the middle of the electrolyte supply pipe 15. Between the two adjacent electrolyte solution supply pipe branch portions on the electrolyte solution supply main pipe 14, a backflow prevention device 17 for preventing the electrolyte solution from flowing back is provided.

電解液貯蔵部13からは水素側気液排出本管18が伸び、さらに水素側気液排出本管18から水素側気液排出管19が複数分岐する。水素側気液排出管19の先端は水素側気液排出孔11に接続する。同様に、電解液貯蔵部13からは酸素側気液排出本管20が伸び、さらに酸素側気液排出本管20から酸素側気液排出管21が複数分岐する。酸素側気液排出管21の先端は酸素側気液排出孔12に接続する。   A hydrogen-side gas-liquid discharge main pipe 18 extends from the electrolyte storage unit 13, and a plurality of hydrogen-side gas-liquid discharge pipes 19 branch from the hydrogen-side gas-liquid discharge main pipe 18. The tip of the hydrogen side gas / liquid discharge pipe 19 is connected to the hydrogen side gas / liquid discharge hole 11. Similarly, an oxygen-side gas / liquid discharge main pipe 20 extends from the electrolyte storage unit 13, and a plurality of oxygen-side gas / liquid discharge pipes 21 branch from the oxygen-side gas / liquid discharge main pipe 20. The tip of the oxygen side gas / liquid discharge pipe 21 is connected to the oxygen side gas / liquid discharge hole 12.

電解液貯蔵部13、電解液供給本管14および電解液供給管15は、電解液に対する耐腐食性を有する材料によって形成される。例えば、ガラス、樹脂、表面を耐腐食・絶縁加工した金属等が利用できる。   The electrolytic solution storage unit 13, the electrolytic solution supply main tube 14, and the electrolytic solution supply tube 15 are formed of a material having corrosion resistance to the electrolytic solution. For example, glass, resin, metal whose surface is corrosion-resistant and insulated, and the like can be used.

電解液貯蔵部13には、電解液濃度を適宜調整可能なように、水および電解質が貯蔵部内に供給される機構が設けられる。また、必要量の電解液を電解液供給本管14へ送出する機構および過剰の電解液を水素側気液排出本管18および酸素側気液排出本管20から回収する機構が設けられる。   The electrolytic solution storage unit 13 is provided with a mechanism for supplying water and an electrolyte into the storage unit so that the electrolytic solution concentration can be appropriately adjusted. In addition, a mechanism for sending a necessary amount of electrolyte to the electrolyte supply main pipe 14 and a mechanism for recovering excess electrolyte from the hydrogen side gas / liquid discharge main 18 and oxygen side gas / liquid discharge main 20 are provided.

流量調整装置16は、少なくとも電解液との接触面については、電解液に対する耐腐食性を有する材料によって形成される。また、流量調整装置16には、各水素生成セルに等量の電解液が流入するように、電解液流量を調整する機構が設けられる。かかる流量調整装置16の一例としては、ニードルバルブがある。各水素生成セルの設置時に、その位置関係に応じてニードルバルブの開閉を行ない(例えば、下方にある水素生成セルほど、ニードルバルブを閉めて流路抵抗を大きくする)、各水素生成セルに流入する電解液の流量が同じになるよう調整しておく。   The flow rate adjusting device 16 is formed of a material having corrosion resistance to the electrolytic solution at least on the contact surface with the electrolytic solution. Further, the flow rate adjusting device 16 is provided with a mechanism for adjusting the electrolyte flow rate so that an equal amount of electrolyte flows into each hydrogen generation cell. An example of such a flow control device 16 is a needle valve. When each hydrogen generation cell is installed, the needle valve is opened / closed according to the positional relationship (for example, the lower the hydrogen generation cell, the needle valve is closed to increase the flow resistance) and flow into each hydrogen generation cell. Adjust the flow rate of the electrolyte to be the same.

逆流防止装置17は、少なくとも電解液との接触面については、電解液に対する耐腐食性を有する材料によって形成される。また、逆流防止装置17には、順方向には電解液を流し、かつ、逆方向には電解液を流さない機構が設けられる。かかる逆流防止装置17の一例としては、逆止弁がある。   The backflow prevention device 17 is formed of a material having corrosion resistance to the electrolytic solution at least on the contact surface with the electrolytic solution. Further, the backflow prevention device 17 is provided with a mechanism for flowing the electrolyte in the forward direction and not flowing the electrolyte in the reverse direction. An example of such a backflow prevention device 17 is a check valve.

流量調整装置16および逆流防止装置17については、流量センサと電気的に開閉できるバルブを設ければ、電子的な流量制御をすることも可能である。   The flow rate adjusting device 16 and the backflow prevention device 17 can be electronically controlled by providing a valve that can be electrically opened and closed with a flow rate sensor.

水素側気液排出本管18および水素側気液排出管19は、大気圧以下の圧力において水素が透過せず吸着しない機能を有し、かつ、電解液に対する耐腐食性を有する材料によって形成される。例えば、ガラス、樹脂、表面を耐腐食・絶縁加工した金属等が利用できる。   The hydrogen-side gas-liquid discharge main pipe 18 and the hydrogen-side gas-liquid discharge pipe 19 are formed of a material that has a function of preventing hydrogen from permeating and adsorbing at a pressure equal to or lower than atmospheric pressure and having corrosion resistance to the electrolyte. The For example, glass, resin, metal whose surface is corrosion-resistant and insulated, and the like can be used.

酸素側気液排出本管20および酸素側気液排出管21は、大気圧以下の圧力において酸素が透過せず吸着しない機能を有し、かつ、電解液に対する耐腐食性を有する材料によって形成される。例えば、ガラス、樹脂、表面を耐腐食・絶縁加工した金属等が利用できる。   The oxygen-side gas-liquid discharge main pipe 20 and the oxygen-side gas-liquid discharge pipe 21 are formed of a material that has a function of preventing oxygen from permeating and adsorbing at a pressure equal to or lower than atmospheric pressure and having corrosion resistance to the electrolyte. The For example, glass, resin, metal whose surface is corrosion-resistant and insulated, and the like can be used.

従来の光水電解装置では、各光水電解セルが電解液の流れから見て直列に接続されているため、各セルに独立に電解液を流通させることができなかった。そのため、ある光水電解セルへの電解液流通ができなくなった場合、光水電解装置全体の電解液流通を停止せざるをえなかった。しかし、本実施の形態に係る水素生成デバイス300の構成を採ることにより、複数の水素生成セルが電解液の流れから見て並列に接続し、各水素生成セルが電解液供給管と直結するため、各水素生成セルに独立に電解液を流通させることが可能となる。すなわち、ある水素生成セルへの電解液流通ができなくなった場合でも、他のセルは稼働を続けることができる。   In the conventional photowater electrolysis apparatus, each photowater electrolysis cell is connected in series as viewed from the flow of the electrolyte solution, so that the electrolyte solution cannot be circulated independently to each cell. Therefore, when the electrolyte solution flow to a certain photowater electrolysis cell becomes impossible, the electrolyte solution flow of the entire photowater electrolysis device has to be stopped. However, by adopting the configuration of the hydrogen generation device 300 according to the present embodiment, a plurality of hydrogen generation cells are connected in parallel as viewed from the electrolyte flow, and each hydrogen generation cell is directly connected to the electrolyte supply pipe. In addition, it is possible to distribute the electrolyte independently to each hydrogen generation cell. That is, even when the electrolyte solution cannot flow to a certain hydrogen generation cell, other cells can continue to operate.

また、異なる高さに設置された複数の水素生成セルに対して、電解液供給管を単純に並列接続した場合には、各水素生成セルへの電解液流量が異なるという課題、および、ある水素生成セルの電解液供給孔よりも高い位置にある電解液供給本管および電解液供給管内の電解液が当該セル内へ逆流するという課題を抱えていた。しかし、本実施の形態に係る水素生成デバイス300の構成を採ることにより、以上の課題を解決することが可能となる。   In addition, when the electrolyte supply pipe is simply connected in parallel to a plurality of hydrogen generation cells installed at different heights, there is a problem that the flow rate of the electrolyte to each hydrogen generation cell is different, and a certain hydrogen There has been a problem that the electrolytic solution supply main pipe located higher than the electrolytic solution supply hole of the production cell and the electrolytic solution in the electrolytic solution supply pipe flow back into the cell. However, the above problem can be solved by adopting the configuration of the hydrogen generation device 300 according to the present embodiment.

次に、水素生成デバイス300の動作について説明する。水素生成デバイス300の動作のうち、これを構成する各水素生成セル310の動作については、本実施の形態で前述した水素生成セル100の場合と同じである。そのため、ここでは、各水素生成セルの動作についての説明は省略する。   Next, the operation of the hydrogen generation device 300 will be described. Among the operations of the hydrogen generation device 300, the operations of the hydrogen generation cells 310 constituting the hydrogen generation device 300 are the same as those of the hydrogen generation cell 100 described above in the present embodiment. Therefore, description of the operation of each hydrogen generation cell is omitted here.

電解液貯蔵部13に貯蔵された電解液は、電解液貯蔵部13が作動することにより、必要量が電解液供給本管14および電解液供給管15を通って、各水素生成セル310に供給される。このとき、全ての水素生成セル310に等量の電解液が流入するように、流量調整装置16が電解液流量を調整する。   The electrolytic solution stored in the electrolytic solution storage unit 13 is supplied to each hydrogen generation cell 310 through the electrolytic solution supply main pipe 14 and the electrolytic solution supply tube 15 when the electrolytic solution storage unit 13 operates. Is done. At this time, the flow rate adjusting device 16 adjusts the electrolyte flow rate so that an equal amount of electrolyte flows into all the hydrogen generation cells 310.

そして、各水素生成セルの水素側気液排出孔11および酸素側気液排出孔12から排出された電解液は、水素側気液排出管19および酸素側気液排出管21、さらには水素側気液排出本管18および酸素側気液排出本管20を通って、電解液貯蔵部13に戻る。   The electrolyte discharged from the hydrogen-side gas-liquid discharge hole 11 and the oxygen-side gas-liquid discharge hole 12 of each hydrogen generation cell is supplied to the hydrogen-side gas-liquid discharge pipe 19 and the oxygen-side gas-liquid discharge pipe 21, and further to the hydrogen side. The gas-liquid discharge main pipe 18 and the oxygen-side gas-liquid discharge main pipe 20 are returned to the electrolyte storage unit 13.

各水素生成セル310の第1の空間3上部に貯まった水素は、水素側気液排出孔11から流出し、水素側気液排出管19、さらには水素側気液排出本管18を介して収集される。   The hydrogen stored in the upper part of the first space 3 of each hydrogen generation cell 310 flows out of the hydrogen side gas / liquid discharge hole 11 and passes through the hydrogen side gas / liquid discharge pipe 19 and further through the hydrogen side gas / liquid discharge main pipe 18. Collected.

各水素生成セル310の第2の空間4上部に貯まった酸素は、酸素側気液排出孔12から流出し、酸素側気液排出管21、さらには酸素側気液排出本管20を介して排出され、必要に応じて収集される。   Oxygen stored in the upper part of the second space 4 of each hydrogen generation cell 310 flows out from the oxygen-side gas / liquid discharge hole 12 and passes through the oxygen-side gas / liquid discharge pipe 21 and further through the oxygen-side gas / liquid discharge main pipe 20. Discharged and collected as needed.

水素生成デバイス300において光照射により水が分解した分だけ、電解液量が減少するため、電解液貯蔵部13に適宜水および電解質が補充される。これにより、水素生成セル310内の電解液9の濃度が一定に保たれる。   Since the amount of the electrolytic solution is reduced by the amount of water decomposed by light irradiation in the hydrogen generation device 300, the electrolytic solution storage unit 13 is appropriately supplemented with water and an electrolyte. Thereby, the density | concentration of the electrolyte solution 9 in the hydrogen production | generation cell 310 is kept constant.

夜間など、水素生成セル310への光照射がなされない場合には、適宜、水素生成デバイス300の動作を停止することができる。これに伴って、電解液貯蔵部13の動作も停止することができる。このとき、電解液供給本管14および電解液供給管15内の電解液は、電解液送出による水圧がかからなくなり、重力によって下へ流れようとする。   When the hydrogen generation cell 310 is not irradiated with light, such as at night, the operation of the hydrogen generation device 300 can be stopped as appropriate. Along with this, the operation of the electrolytic solution storage unit 13 can also be stopped. At this time, the electrolyte solution in the electrolyte solution supply main pipe 14 and the electrolyte solution supply tube 15 is not subjected to water pressure due to the electrolyte solution delivery, and tends to flow downward due to gravity.

ここで、電解液供給本管14上の、隣接する2つの電解液供給管分岐部の間に設けられた逆流防止装置17が作動して、電解液の逆流が防止される。これにより、水素生成デバイス300の停止時においても、電解液は電解液供給本管14および電解液供給管15内にとどまることができる。   Here, the backflow prevention device 17 provided between the two adjacent electrolyte solution supply pipe branch portions on the electrolyte supply main pipe 14 is operated, and the backflow of the electrolyte is prevented. Thereby, even when the hydrogen generation device 300 is stopped, the electrolytic solution can remain in the electrolytic solution supply main pipe 14 and the electrolytic solution supply pipe 15.

以上の結果、複数の水素生成セルが高低差を有する位置関係で配置され、かつ、電解液の流れから見て並列に接続された構成の水素生成デバイスで生成した水素の収集を行うことができる。これにより、建築物や水素ステーションの屋根等への施工がしやすくなり、実用度が向上される。   As a result of the above, it is possible to collect hydrogen generated by a hydrogen generation device having a configuration in which a plurality of hydrogen generation cells are arranged in a positional relationship having a height difference and are connected in parallel as viewed from the flow of the electrolyte. . Thereby, it becomes easy to perform construction on the roof of a building or a hydrogen station, and the practicality is improved.

(実施の形態2)
本発明の実施の形態2の水素生成デバイスについて、図4を用いて説明する。図4は、本実施の形態2に係る水素生成デバイスを示す概略図である。
(Embodiment 2)
A hydrogen generation device according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic diagram showing a hydrogen generation device according to the second embodiment.

本実施の形態の水素生成デバイス400は、水素生成セル410、電解液供給本管14、電解液供給管15、流量調整装置16、逆流防止装置17、水素側および酸素側気液排出本管18、20並びに水素側および酸素側気液排出管19、21が一体となった水素生成ユニット420を形成する点、継手22、23および24が追加される点を除いては、実施の形態1の水素生成デバイス300と同様の構成を有する。そのため、ここでは、かかる水素生成ユニット420の構成、継手、水素生成ユニットの接続機構についてのみ説明する。   The hydrogen generation device 400 of the present embodiment includes a hydrogen generation cell 410, an electrolyte supply main pipe 14, an electrolyte supply pipe 15, a flow rate adjustment device 16, a backflow prevention device 17, a hydrogen side and oxygen side gas-liquid discharge main pipe 18. , 20 and the hydrogen-side and oxygen-side gas-liquid discharge pipes 19, 21 are integrated to form a hydrogen generation unit 420, and joints 22, 23, and 24 are added. The hydrogen generation device 300 has the same configuration. Therefore, only the configuration of the hydrogen generation unit 420, the joint, and the connection mechanism of the hydrogen generation unit will be described here.

本実施の形態の水素生成デバイス400は、複数の水素生成ユニット420で構成される。   The hydrogen generation device 400 according to the present embodiment includes a plurality of hydrogen generation units 420.

水素生成ユニット420を構成する水素生成セル410の構成は、本実施の形態で前述した水素生成セル100と同じである。また、各水素生成セル410の電解液供給孔10と接続する電解液供給管15、電解液供給管15の途中に設けられた流量調整装置16、電解液供給本管14のうち電解液供給管15と接続し、水素生成セル410の近傍に配置された部分、および、電解液供給本管14の当該部分上に設けられた逆流防止装置17も、水素生成ユニット420に含まれる。さらに、各水素生成セル410の水素側および酸素側気液排出孔11、12と接続する水素側および酸素側気液排出管19、21、および、水素側および酸素側気液排出本管18、20のうち水素側および酸素側気液排出管19、21と接続し、水素生成セル410の近傍に配置された部分も、水素生成ユニット420に含まれる。   The configuration of the hydrogen generation cell 410 constituting the hydrogen generation unit 420 is the same as that of the hydrogen generation cell 100 described above in the present embodiment. In addition, an electrolyte supply pipe 15 among the electrolyte supply pipe 15 connected to the electrolyte supply hole 10 of each hydrogen generation cell 410, the flow rate adjusting device 16 provided in the middle of the electrolyte supply pipe 15, and the electrolyte supply main pipe 14. The hydrogen generation unit 420 also includes a portion connected to the hydrogen generation cell 410 and disposed near the hydrogen generation cell 410 and the backflow prevention device 17 provided on the portion of the electrolyte supply main pipe 14. Further, the hydrogen side and oxygen side gas / liquid discharge pipes 19 and 21 connected to the hydrogen side and oxygen side gas / liquid discharge holes 11 and 12 of each hydrogen generation cell 410, and the hydrogen side and oxygen side gas / liquid discharge main pipe 18, A portion that is connected to the hydrogen-side and oxygen-side gas-liquid discharge pipes 19 and 21 and is disposed in the vicinity of the hydrogen generation cell 410 is also included in the hydrogen generation unit 420.

水素生成ユニット420には、次のように継手22、23および24が設けられる。   The hydrogen generation unit 420 is provided with joints 22, 23 and 24 as follows.

電解液供給本管14のうち、各水素生成セル410に割り当てられて分割された部分の両端には、相互に簡便に接続する継手22が設けられる。継手22は、電解液に対する耐腐食性および絶縁性を有する材料で構成され、電解液の漏出が起こらない機構となるものであればよい。例えば、ゴム、樹脂、表面を耐腐食・絶縁加工した金属等が利用できる。   In the electrolyte supply main pipe 14, joints 22 that are simply connected to each other are provided at both ends of a portion allocated and divided to each hydrogen generation cell 410. The joint 22 may be made of a material having corrosion resistance and insulating properties with respect to the electrolytic solution, and may be a mechanism that does not cause leakage of the electrolytic solution. For example, rubber, resin, metal whose surface is corrosion-resistant and insulated, and the like can be used.

水素側気液排出本管18のうち、各水素生成セル410に割り当てられて分割された部分の両端には、相互に簡便に接続する継手23が設けられる。継手23は、大気圧以下の圧力において水素が透過せず吸着しない機能を有する材料で構成され、水素の漏出が起こらない機構であること、および、電解液に対する耐腐食性および絶縁性を有する材料で構成され、電解液の漏出が起こらない機構であることを満たすものであればよい。例えば、ゴム、樹脂、表面を耐腐食・絶縁加工した金属等が利用できる。   In the hydrogen-side gas-liquid discharge main pipe 18, joints 23 that are simply connected to each other are provided at both ends of a portion assigned to each hydrogen generation cell 410 and divided. The joint 23 is made of a material having a function of preventing hydrogen from permeating and adsorbing at a pressure below atmospheric pressure, and has a mechanism that does not cause hydrogen leakage, and a material having corrosion resistance and insulation against an electrolyte. It is sufficient if it is configured to satisfy the mechanism that does not cause leakage of the electrolytic solution. For example, rubber, resin, metal whose surface is corrosion-resistant and insulated, and the like can be used.

酸素側気液排出本管20のうち、各水素生成セル410に割り当てられて分割された部分の両端には、相互に簡便に接続する継手24が設けられる。継手24は、大気圧以下の圧力において酸素が透過せず吸着しない機能を有する材料で構成され、酸素の漏出が起こらない機構であること、および、電解液に対する耐腐食性および絶縁性を有する材料で構成され、電解液の漏出が起こらない機構であることを満たすものであればよい。例えば、ゴム、樹脂、表面を耐腐食・絶縁加工した金属等が利用できる。   In the oxygen-side gas-liquid discharge main pipe 20, joints 24 that are simply connected to each other are provided at both ends of a portion assigned and divided to each hydrogen generation cell 410. The joint 24 is made of a material having a function of preventing oxygen from permeating and adsorbing at a pressure lower than atmospheric pressure, a mechanism that does not cause oxygen leakage, and a material having corrosion resistance and insulating properties against the electrolytic solution. It is sufficient if it is configured to satisfy the mechanism that does not cause leakage of the electrolytic solution. For example, rubber, resin, metal whose surface is corrosion-resistant and insulated, and the like can be used.

これにより、全く同一の2つの水素生成ユニット420を、継手22、23および24の少なくとも3点で接続することが可能となる。単一の水素生成ユニット420を複数用意して接続を繰り返すだけで、水素生成デバイス400を延々と伸ばすことができる。   This makes it possible to connect two identical hydrogen generation units 420 at at least three points of the joints 22, 23 and 24. By simply preparing a plurality of single hydrogen generation units 420 and repeating the connection, the hydrogen generation device 400 can be extended endlessly.

従来の光水電解装置では、配置する光水電解セルのそれぞれに水素収集管を取り付ける必要があるため、水素収集管の配管長が著しく長くなり煩雑である、マニホールドが多数あり水素の流通制御が難しい、配管設置に要する工数が多い、といった課題を抱えていた。しかし、本発明の水素生成デバイス400の構成を採ることにより、水素収集用の配管長およびマニホールド数を大幅に低減して、以上の課題を解決することが可能となる。また、多数の水素生成セルの連結を簡便かつ合理的に行うことができる。   In the conventional photowater electrolysis apparatus, it is necessary to attach a hydrogen collection pipe to each of the photowater electrolysis cells to be arranged. Therefore, the length of the hydrogen collection pipe is extremely long and complicated. There were problems such as difficulty and many man-hours required for piping installation. However, by adopting the configuration of the hydrogen generation device 400 of the present invention, it is possible to significantly reduce the length of the pipe for collecting hydrogen and the number of manifolds to solve the above problems. In addition, a large number of hydrogen generation cells can be easily and rationally connected.

水素生成デバイス400の動作は、実施の形態1で示した水素生成デバイス300の場合と同じであるため、説明を省略する。   Since the operation of the hydrogen generation device 400 is the same as that of the hydrogen generation device 300 described in Embodiment 1, the description thereof is omitted.

(実施の形態3)
本発明の実施の形態3のエネルギーシステムについて、図5を用いて説明する。図5は、本実施の形態3に係るエネルギーシステムの構成を示す概略図である。
(Embodiment 3)
The energy system of Embodiment 3 of this invention is demonstrated using FIG. FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the energy system according to the third embodiment.

本実施の形態のエネルギーシステム500には、実施の形態1の水素生成デバイス300と同様の構成を有する水素生成デバイス25に加えて、水素貯蔵部26、水素供給管27および燃料電池28が設けられる。   The energy system 500 of the present embodiment is provided with a hydrogen storage unit 26, a hydrogen supply pipe 27, and a fuel cell 28 in addition to the hydrogen generation device 25 having the same configuration as the hydrogen generation device 300 of the first embodiment. .

本実施の形態のエネルギーシステム500のうち、水素生成デバイス25の材料および構成については、実施の形態1で示した水素生成デバイス300と同様であるため、ここでは説明を省略し、水素貯蔵部26、水素供給管27および燃料電池28に関係する部分についてのみ説明する。   In the energy system 500 of the present embodiment, the material and configuration of the hydrogen generation device 25 are the same as those of the hydrogen generation device 300 shown in the first embodiment. Only parts related to the hydrogen supply pipe 27 and the fuel cell 28 will be described.

水素貯蔵部26は、一方が水素側気液排出本管18と、他方が水素供給管27と接続されるように設けられる。水素供給管27の他端は燃料電池28と接続されるように設けられる。   The hydrogen storage unit 26 is provided so that one is connected to the hydrogen-side gas-liquid discharge main pipe 18 and the other is connected to the hydrogen supply pipe 27. The other end of the hydrogen supply pipe 27 is provided so as to be connected to the fuel cell 28.

水素貯蔵部26および水素供給管27は、大気圧以下の圧力において水素が透過せず吸着しない機能を有する材料によって形成される。例えば、ガラス、樹脂、金属等が利用できる。   The hydrogen storage unit 26 and the hydrogen supply pipe 27 are formed of a material having a function of preventing hydrogen from permeating and adsorbing at a pressure below atmospheric pressure. For example, glass, resin, metal, etc. can be used.

水素貯蔵部26は、水素側気液排出本管18を流通する水素のうち必要量を取り入れて貯蔵する機能、ならびに、貯蔵した水素のうち必要量を水素供給管27へ流出する機能を有する。   The hydrogen storage unit 26 has a function of taking in and storing a necessary amount of hydrogen flowing through the hydrogen side gas-liquid discharge main pipe 18 and a function of flowing out a necessary amount of the stored hydrogen to the hydrogen supply pipe 27.

燃料電池28は、水素を負極活物質とする一般的な燃料電池を採用することが可能である。例えば、固体高分子形燃料電池、りん酸形燃料電池、溶融炭酸塩形燃料電池、固体酸化物形燃料電池、アルカリ電解質形燃料電池等が利用できる。   As the fuel cell 28, a general fuel cell using hydrogen as a negative electrode active material can be adopted. For example, a polymer electrolyte fuel cell, a phosphoric acid fuel cell, a molten carbonate fuel cell, a solid oxide fuel cell, an alkaline electrolyte fuel cell and the like can be used.

次に、エネルギーシステム500の動作について説明する。エネルギーシステム500の動作のうち、水素生成デバイス25ついては、実施の形態1で示した水素生成デバイス300と同様であるため、ここでは説明を省略し、水素貯蔵部26、水素供給管27および燃料電池28に関係する動作についてのみ説明する。   Next, the operation of the energy system 500 will be described. Among the operations of the energy system 500, the hydrogen generation device 25 is the same as the hydrogen generation device 300 shown in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted here. The hydrogen storage unit 26, the hydrogen supply pipe 27, and the fuel cell are omitted. Only the operation related to 28 will be described.

水素生成デバイス25の水素側気液排出本管18を流通する水素は、水素貯蔵部26が作動することによって水素貯蔵部26内に流入し、一旦貯蔵される。さらに、貯蔵された水素は、燃料電池28の作動状況に応じて、水素貯蔵部26から水素供給管27を通って燃料電池28に供給される。燃料電池28には水素以外に、正極活物質を含んだ気体、例えば空気等、が送られ、燃料電池28において発電と給湯が行われる。消費された水素は、水等として燃料電池28から排出される。   Hydrogen flowing through the hydrogen-side gas-liquid discharge main pipe 18 of the hydrogen generation device 25 flows into the hydrogen storage unit 26 by the operation of the hydrogen storage unit 26 and is temporarily stored. Further, the stored hydrogen is supplied from the hydrogen storage unit 26 to the fuel cell 28 through the hydrogen supply pipe 27 in accordance with the operating state of the fuel cell 28. In addition to hydrogen, a gas containing a positive electrode active material, such as air, is sent to the fuel cell 28, and power generation and hot water supply are performed in the fuel cell 28. The consumed hydrogen is discharged from the fuel cell 28 as water or the like.

以上の結果、照射光の光エネルギーを水素生成デバイス25で水素エネルギーに変換し、さらに必要に応じて燃料電池28で電気エネルギーに変換することができるエネルギーシステムが提供される。   As a result, an energy system is provided in which the light energy of the irradiation light can be converted into hydrogen energy by the hydrogen generation device 25 and further converted into electric energy by the fuel cell 28 as necessary.

(実施の形態4)
本発明の実施の形態4のエネルギーシステムについて、図6を用いて説明する。図6は、本実施の形態のエネルギーシステムの構成を示す概略図である。
(Embodiment 4)
The energy system of Embodiment 4 of this invention is demonstrated using FIG. FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of the energy system of the present embodiment.

本実施の形態のエネルギーシステム600には、実施の形態1の水素生成デバイス300と同様の構成を有する水素生成デバイス25、水素貯蔵部26、水素供給管27、燃料電池28に加えて、酸素貯蔵部29および酸素供給管30が設けられる。   The energy system 600 of the present embodiment includes an oxygen storage in addition to the hydrogen generation device 25, the hydrogen storage unit 26, the hydrogen supply pipe 27, and the fuel cell 28 having the same configuration as the hydrogen generation device 300 of the first embodiment. A portion 29 and an oxygen supply pipe 30 are provided.

本実施の形態のエネルギーシステム600のうち、水素生成デバイス25、水素貯蔵部26、水素供給管27および燃料電池28の材料および構成については、実施の形態3で示したエネルギーシステム500と同様であるため、説明を省略する。ここでは、酸素貯蔵部29および酸素供給管30に関係する部分についてのみ説明する。   In the energy system 600 of the present embodiment, the materials and configurations of the hydrogen generation device 25, the hydrogen storage unit 26, the hydrogen supply pipe 27, and the fuel cell 28 are the same as those of the energy system 500 shown in the third embodiment. Therefore, the description is omitted. Here, only parts related to the oxygen storage unit 29 and the oxygen supply pipe 30 will be described.

酸素貯蔵部29は、一方が酸素側気液排出本管20と、他方が酸素供給管30と接続されるように設けられる。酸素供給管30の他端は燃料電池28と接続されるように設けられる。   The oxygen storage unit 29 is provided so that one is connected to the oxygen-side gas-liquid discharge main pipe 20 and the other is connected to the oxygen supply pipe 30. The other end of the oxygen supply pipe 30 is provided so as to be connected to the fuel cell 28.

酸素貯蔵部29および酸素供給管30は、大気圧以下の圧力において水素が透過せず吸着しない機能を有する材料によって形成される。例えば、ガラス、樹脂、金属等が利用できる。   The oxygen storage unit 29 and the oxygen supply pipe 30 are formed of a material having a function of preventing hydrogen from permeating and adsorbing at a pressure equal to or lower than atmospheric pressure. For example, glass, resin, metal, etc. can be used.

次に、エネルギーシステム600の動作について説明する。エネルギーシステム600の動作のうち、水素生成デバイス25、水素貯蔵部26、水素供給管27および燃料電池28については、実施の形態3で示したエネルギーシステム500と同様であるため、説明を省略する。ここでは、酸素貯蔵部29および酸素供給管30に関係する動作についてのみ説明する。   Next, the operation of the energy system 600 will be described. Among the operations of the energy system 600, the hydrogen generation device 25, the hydrogen storage unit 26, the hydrogen supply pipe 27, and the fuel cell 28 are the same as those of the energy system 500 shown in the third embodiment, and thus description thereof is omitted. Here, only operations related to the oxygen storage unit 29 and the oxygen supply pipe 30 will be described.

水素生成デバイスの酸素側気液排出本管20を流通する酸素は、酸素貯蔵部29が作動することによって酸素貯蔵部29内に流入し、一旦貯蔵される。さらに、貯蔵された酸素は、燃料電池28の作動状況に応じて、酸素貯蔵部29から酸素供給管30を通って燃料電池28に供給される。燃料電池28には負極活物質として水素が、正極活物質として酸素が送られ、燃料電池28において発電と給湯が行われる。消費された水素と酸素は反応して水となり、燃料電池28から排出される。本実施の形態のエネルギーシステム600は純酸素を利用して燃料電池を作動させるため、空気等を利用する実施の形態3のエネルギーシステム500と比較して、燃料電池のエネルギー変換効率が著しく高いエネルギーシステムが提供される。   Oxygen flowing through the oxygen side gas-liquid discharge main pipe 20 of the hydrogen generation device flows into the oxygen storage unit 29 by the operation of the oxygen storage unit 29 and is temporarily stored. Further, the stored oxygen is supplied from the oxygen storage unit 29 to the fuel cell 28 through the oxygen supply pipe 30 in accordance with the operating state of the fuel cell 28. The fuel cell 28 is supplied with hydrogen as the negative electrode active material and oxygen as the positive electrode active material, and the fuel cell 28 generates power and hot water. The consumed hydrogen and oxygen react to become water and are discharged from the fuel cell 28. Since the energy system 600 of the present embodiment uses pure oxygen to operate the fuel cell, the energy conversion efficiency of the fuel cell is significantly higher than that of the energy system 500 of the third embodiment using air or the like. A system is provided.

本発明の水素生成デバイスおよびそれを用いたエネルギーシステムは、光の照射によって水を分解して水素を生成することができるので、燃料電池等への水素供給源として好適に利用できる。   The hydrogen generation device of the present invention and the energy system using the hydrogen generation device can be suitably used as a hydrogen supply source for a fuel cell or the like because water can be decomposed by light irradiation to generate hydrogen.

1 筐体
2 セパレータ
3 第1の空間
4 第2の空間
5 導電性基板
6 光半導体電極
7 対極
8 電気的接続部
9 電解液
10 電解液供給孔
11 水素側気液排出孔
12 酸素側気液排出孔
13 電解液貯蔵部
14 電解液供給本管
15 電解液供給管
16 流量調整装置
17 逆流防止装置
18 水素側気液排出本管
19 水素側気液排出管
20 酸素側気液排出本管
21 酸素側気液排出管
22,23,24 継手
25 水素生成デバイス
26 水素貯蔵部
27 水素供給管
28 燃料電池
29 酸素貯蔵部
30 酸素供給管
31 照射光
100,310,410 水素生成セル
420 水素生成ユニット
300,400 水素生成デバイス
500,600 エネルギーシステム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Case 2 Separator 3 1st space 4 2nd space 5 Conductive substrate 6 Photo semiconductor electrode 7 Counter electrode 8 Electrical connection part 9 Electrolyte 10 Electrolyte supply hole 11 Hydrogen side gas-liquid discharge hole 12 Oxygen side gas-liquid Discharge hole 13 Electrolyte storage part 14 Electrolyte supply main pipe 15 Electrolyte supply pipe 16 Flow control device 17 Backflow prevention device 18 Hydrogen side gas / liquid discharge main pipe 19 Hydrogen side gas / liquid discharge pipe 20 Oxygen side gas / liquid discharge main pipe 21 Oxygen side gas-liquid discharge pipe 22, 23, 24 Joint 25 Hydrogen generation device 26 Hydrogen storage part 27 Hydrogen supply pipe 28 Fuel cell 29 Oxygen storage part 30 Oxygen supply pipe 31 Irradiation light 100, 310, 410 Hydrogen generation cell 420 Hydrogen generation unit 300,400 Hydrogen generation device 500,600 Energy system

Claims (8)

透光性を有する面を含む筐体と、
前記筐体内部の空間を、第1の空間および第2の空間に分けるセパレータと、
前記第1の空間内に配置された対極と、
前記第2の空間内に配置され、導電性基板上に形成された光半導体電極と、
前記光半導体電極と前記対極との間を接続する電気的接続部と、
前記第1の空間内および前記第2の空間内に水を含む電解液と、
前記電解液を供給する前記筐体を貫通する電解液供給孔と、
前記第1の空間と接する前記筐体を貫通し、かつ、前記電解液供給孔よりも低い位置に設置された水素側気液排出孔と、
前記第2の空間と接する前記筐体を貫通し、かつ、前記電解液供給孔よりも低い位置に設置された酸素側気液排出孔と、
を有する水素生成セルを複数備え、
前記電解液を前記水素生成セルへ送出および前記水素生成セルから回収する電解液貯蔵部と、
前記電解液貯蔵部から延出した電解液供給本管と、
前記電解液供給本管から複数分岐して、それぞれの分岐先がそれぞれの前記水素生成セルの前記電解液供給孔に接続する電解液供給管と、
前記電解液貯蔵部から延出した気液排出本管と、
前記気液排出本管から複数分岐して、それぞれの分岐先がそれぞれの前記水素生成セルの前記気液排出孔に接続する気液排出管と、を備え、
複数の前記水素生成セルのうち、上方に配置された前記水素生成セルほど、供給される電解液の流路抵抗を小さくすることで複数の前記水素生成セルに供給される電解液の流量が同じになるように構成した、
前記光半導体電極に光を照射することにより水を分解して水素を生成する、水素生成デバイス。
A housing including a surface having translucency;
A separator that divides the space inside the housing into a first space and a second space;
A counter electrode disposed in the first space;
An optical semiconductor electrode disposed in the second space and formed on a conductive substrate;
An electrical connection for connecting the optical semiconductor electrode and the counter electrode;
An electrolyte containing water in the first space and the second space;
An electrolyte supply hole penetrating the casing for supplying the electrolyte solution;
A hydrogen-side gas-liquid discharge hole that passes through the casing in contact with the first space and is installed at a position lower than the electrolyte supply hole;
An oxygen-side gas-liquid discharge hole that passes through the housing in contact with the second space and is installed at a position lower than the electrolyte supply hole;
A plurality of hydrogen production cells having
An electrolyte storage unit for delivering the electrolyte to the hydrogen generation cell and recovering from the hydrogen generation cell;
An electrolyte supply main extending from the electrolyte storage section;
A plurality of branches from the electrolyte supply main, and each branch destination is connected to the electrolyte supply hole of each of the hydrogen generation cells;
A gas-liquid discharge main extending from the electrolyte storage unit;
A plurality of branches from the gas-liquid discharge main pipe, and each branch destination is connected to the gas-liquid discharge hole of each of the hydrogen generation cells,
Among the plurality of hydrogen generation cells, the flow rate of the electrolyte supplied to the plurality of hydrogen generation cells is the same by decreasing the flow resistance of the electrolyte supplied to the hydrogen generation cell disposed above. Configured to be
A hydrogen generation device that generates hydrogen by decomposing water by irradiating the photo semiconductor electrode with light.
それぞれの前記電解液供給管の途中に、それぞれの前記水素生成セルに流れ込む電解液の流量を調整する流量調整装置と、
前記電解液供給本管上で隣接する前記電解液供給管の分岐部の間に、前記電解液の逆流を防止する逆流防止装置
を更に備える、請求項1に記載の水素生成デバイス。
A flow rate adjusting device that adjusts the flow rate of the electrolyte flowing into each of the hydrogen generation cells in the middle of each of the electrolyte supply pipes;
2. The hydrogen generation device according to claim 1, further comprising a backflow prevention device that prevents backflow of the electrolyte solution between branch portions of the electrolyte solution supply tubes adjacent on the electrolyte solution supply main pipe.
前記流量調整装置はニードルバルブであり、
前記逆流防止装置は逆止弁である、
請求項2に記載の水素生成デバイス。
The flow rate adjusting device is a needle valve;
The backflow prevention device is a check valve;
The hydrogen generation device according to claim 2 .
前記電解液貯蔵部内に、水および電解質が外部から供給される機構を有する、
請求項1または2に記載の水素生成デバイス。
In the electrolyte storage part, having a mechanism for supplying water and electrolyte from the outside,
The hydrogen generation device according to claim 1 or 2.
請求項に記載された水素生成デバイスにおける前記水素生成セルと、
請求項に記載された水素生成デバイスにおける前記電解液供給管、前記流量調整装置、および前記電解液供給本管のうち、前記水素生成セル近傍の部分と、
前記電解液供給本管の前記水素生成セル近傍の部分に設けられた、請求項に記載された水素生成デバイスにおける前記逆流防止装置と、
請求項に記載された水素生成デバイスにおける前記気液排出管、前記気液排出本管のうち、前記水素生成セル近傍の部分と、を有し、
前記電解液供給本管のうち、前記水素生成セル近傍の部分の両端と、前記気液排出本管のうち、前記水素生成セル近傍の部分の両端のそれぞれに、他の水素生成ユニットの継手を接続できる継手を備える、水素生成ユニット。
The hydrogen generation cell in the hydrogen generation device according to claim 2 ;
Of the electrolyte supply pipe, the flow rate adjusting device, and the electrolyte supply main pipe in the hydrogen generation device according to claim 2 , a portion in the vicinity of the hydrogen generation cell;
The backflow prevention device in the hydrogen generation device according to claim 2 , provided in a portion in the vicinity of the hydrogen generation cell of the electrolyte supply main pipe ,
The gas-liquid discharge pipe in the hydrogen generation device according to claim 2 , the gas-liquid discharge main pipe, and the portion in the vicinity of the hydrogen generation cell,
Joints of other hydrogen generation units are connected to both ends of the electrolyte supply main in the vicinity of the hydrogen generation cell and both ends of the gas-liquid discharge main in the vicinity of the hydrogen generation cell. A hydrogen generation unit with a connectable joint.
複数の請求項5に記載の水素生成ユニットを隣接させ、
それぞれの前記水素生成ユニットの前記電解液供給本管に設けられた継手、および、気液排出本管に設けられた継手を、それぞれ相互に接続させ、
電解液貯蔵部を備え、
前記水素生成ユニットの前記電解液供給本管に設けられた残りの継手を前記電解液貯蔵部から延出した電解液供給本管に、および、前記水素生成ユニットの前記気液排出本管に設けられた残りの継手を前記電解液貯蔵部から延出した気液排出本管に接続した、
水素生成デバイス。
Adjoining a plurality of hydrogen generating units according to claim 5;
A joint provided on the electrolyte supply main of each hydrogen generation unit and a joint provided on the gas-liquid discharge main are connected to each other,
An electrolyte storage unit,
The remaining joints provided in the electrolyte supply main of the hydrogen generation unit are provided in the electrolyte supply main extending from the electrolyte storage section, and in the gas-liquid discharge main of the hydrogen generation unit. The remaining joint was connected to a gas-liquid discharge main extending from the electrolyte storage part,
Hydrogen generation device.
前記水素生成デバイスと、
前記水素生成デバイスで生成した水素の貯蔵部と、
燃料電池と、を備える、
請求項1、2または6に記載の水素生成デバイスを用いたエネルギーシステム。
The hydrogen generation device;
A storage part of hydrogen generated by the hydrogen generation device;
A fuel cell,
An energy system using the hydrogen generation device according to claim 1, 2 or 6.
前記水素生成デバイスで生成した酸素の貯蔵部
を、さらに備える、請求項7に記載のエネルギーシステム。
The energy system according to claim 7, further comprising a storage part of oxygen generated by the hydrogen generation device.
JP2012249835A 2012-11-14 2012-11-14 Hydrogen generating device, hydrogen generating unit and energy system using them Expired - Fee Related JP6142281B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012249835A JP6142281B2 (en) 2012-11-14 2012-11-14 Hydrogen generating device, hydrogen generating unit and energy system using them

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012249835A JP6142281B2 (en) 2012-11-14 2012-11-14 Hydrogen generating device, hydrogen generating unit and energy system using them

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014097910A JP2014097910A (en) 2014-05-29
JP6142281B2 true JP6142281B2 (en) 2017-06-07

Family

ID=50940277

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012249835A Expired - Fee Related JP6142281B2 (en) 2012-11-14 2012-11-14 Hydrogen generating device, hydrogen generating unit and energy system using them

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6142281B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6768273B2 (en) 2015-09-04 2020-10-14 株式会社東芝 Photoelectrochemical reactor
JP7009341B2 (en) * 2018-09-25 2022-01-25 本田技研工業株式会社 Alkaline water electrolyzer

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58125601A (en) * 1982-01-20 1983-07-26 Toshiba Corp Decomposition method of water
EP1774060A2 (en) * 2004-05-18 2007-04-18 Hydrogen Solar Ltd. Photoelectrochemical system
JP2008075097A (en) * 2006-09-19 2008-04-03 Nissan Motor Co Ltd Photo-assisted water electrolytic device and photo-assisted water electrolytic system
US7833391B2 (en) * 2007-07-26 2010-11-16 Gas Technology Institute Solar hydrogen charger
JP5641501B2 (en) * 2010-03-31 2014-12-17 三菱化学株式会社 Hydrogen production equipment
JP5785736B2 (en) * 2011-02-25 2015-09-30 シャープ株式会社 Hydrogen production apparatus and hydrogen production method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014097910A (en) 2014-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6201155B2 (en) Hydrogen generating device, hydrogen generating unit and energy system using them
JP6118991B2 (en) Hydrogen generation cell, hydrogen generation device and energy system using the same
JP5628840B2 (en) Hydrogen generation device
CN112593251B (en) Electrochemical reaction device
US10472724B2 (en) Chemical reaction device
EP2439313B1 (en) Photoelectrochemical cell
JP7297710B2 (en) carbon dioxide reactor
JP6744242B2 (en) Chemical reaction system
US10612146B2 (en) Electrochemical reaction device
KR20150143854A (en) Photochemical reaction device and thin film
JP2017048442A (en) Electrochemical reaction device
JP6142281B2 (en) Hydrogen generating device, hydrogen generating unit and energy system using them
US11339480B2 (en) Electrolytic cell and hydrogen production apparatus
JP2012238525A (en) Photoelectrochemical cell and energy system using the same
JP2018193600A (en) Hydrogen production system
US20220298651A1 (en) Carbon dioxide electrolytic device
JP2023133899A (en) Carbon dioxide electrolytic device
JP2017218679A (en) Chemical reaction device and operation method therefor
JP2020012201A (en) Operation method for chemical reaction device

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20150312

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150911

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20160518

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20161021

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161025

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161206

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170110

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170119

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170321

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170403

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6142281

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees