JP6810338B2 - 光化学電極及び水素発生装置 - Google Patents
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Description
先ず、第1の実施形態について説明する。第1の実施形態は、光化学電極の一例である。図1は、第1の実施形態に係る光化学電極に含まれる導電性酸化物のバンド構成を示す図である。
次に、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態は、光化学電極を備えた水素発生装置に関する。図2は、第2の実施形態に係る水素発生装置の構成を示す図である。
HNO2(aq)→H+(aq)+NO2 -(aq)
H2SO3→H+(aq)+HSO3 -(aq)
HSO3 -→H+(aq)+SO3 2-(aq)
H2CO3→H+(aq)+HCO3 -(aq)
HCO3-→H+(aq)+CO3 2-(aq)
次に、第3の実施形態について説明する。第3の実施形態は、光化学電極を備えた水素発生装置に関する。図3は、第3の実施形態に係る水素発生装置の構成を示す図である。図3には、便宜上、カソード側の構造のみを示す。
導電性酸化物を含有し、
前記導電性酸化物のフェルミ準位は、波数空間において、曲率が正のバンドのうちで、最もエネルギが低い第1のバンドの第1の下端より高く、前記第1のバンドよりもエネルギが高い第2のバンドの第2の下端よりも低く、
前記第1の下端及び前記第2の下端は、互いに同一の波数ベクトルの点にあり、
前記第2の下端と前記第1の下端との差は、1eV以上3eV以下であり、前記第1の下端と曲率が負のバンドのうちで最もエネルギが高いバンドの上端との差より小さいことを特徴とする光化学電極。
前記第2の下端と前記第1の下端との差は、1eV以上2eV以下であり、
前記第1の下端と前記上端との差は、2eV以上4eV以下であることを特徴とする付記1に記載の光化学電極。
前記導電性酸化物は不純物を含み、前記導電性酸化物の結晶構造はペロブスカイト構造であることを特徴とする付記1又は2に記載の光化学電極。
前記導電性酸化物は不純物を含むSrSnO3であることを特徴とする付記1又は2に記載の光化学電極。
前記不純物はLa若しくはNb又はこれらの両方であることを特徴とする付記3又は4に記載の光化学電極。
前記導電性酸化物の組成はABO3-d(0<d<0.5)で表されることを特徴とする付記1又は2に記載の光化学電極。
水素イオンを含む電解液と、
前記電解液中に設けられ、導電性酸化物を含有する光化学電極と、
前記電解液中のアノード電極と、
を有し、
前記導電性酸化物のフェルミ準位は、波数空間において、曲率が正のバンドのうちで、最もエネルギが低い第1のバンドの第1の下端より高く、前記第1のバンドよりもエネルギが高い第2のバンドの第2の下端よりも低く、
前記第1の下端及び前記第2の下端は、互いに同一の波数ベクトルの点にあり、
前記第2の下端と前記第1の下端との差は、1eV以上3eV以下であり、前記第1の下端と曲率が負のバンドのうちで最もエネルギが高いバンドの上端との差より小さく、
前記第2の下端は、前記電解液の酸化還元電位超であることを特徴とする水素発生装置。
21、31:水素発生装置
22:アノード電極
23:槽
25:電解液
26:配線
37:基板
38:導電性酸化物膜
39:水素収集部
Claims (3)
- 不純物としてLaを含み、Laの含有率が3原子%乃至4原子%であるSrSnO3を含む導電性酸化物を含有し、
前記導電性酸化物のフェルミ準位は、波数空間において、曲率が正のバンドのうちで、最もエネルギが低い第1のバンドの第1の下端より高く、前記第1のバンドよりもエネルギが高い第2のバンドの第2の下端よりも低く、
前記第1の下端及び前記第2の下端は、互いに同一の波数ベクトルの点にあり、
前記第2の下端と前記第1の下端との差は、1eV以上3eV以下であり、前記第1の下端と曲率が負のバンドのうちで最もエネルギが高いバンドの上端との差より小さいことを特徴とする光化学電極。 - 前記SrSnO 3 を含む導電性酸化物は、前記不純物として更にNbを含むことを特徴とする請求項1に記載の光化学電極。
- 水素イオンを含む電解液と、
前記電解液中に設けられ、不純物としてLaを含み、Laの含有率が3原子%乃至4原子%であるSrSnO3を含む導電性酸化物を含有する光化学電極と、
前記電解液中のアノード電極と、
を有し、
前記導電性酸化物のフェルミ準位は、波数空間において、曲率が正のバンドのうちで、最もエネルギが低い第1のバンドの第1の下端より高く、前記第1のバンドよりもエネルギが高い第2のバンドの第2の下端よりも低く、
前記第1の下端及び前記第2の下端は、互いに同一の波数ベクトルの点にあり、
前記第2の下端と前記第1の下端との差は、1eV以上3eV以下であり、前記第1の下端と曲率が負のバンドのうちで最もエネルギが高いバンドの上端との差より小さく、
前記第2の下端は、前記電解液の酸化還元電位超であることを特徴とする水素発生装置。
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