JPH0413880A - 水分解装置 - Google Patents
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- JPH0413880A JPH0413880A JP2117356A JP11735690A JPH0413880A JP H0413880 A JPH0413880 A JP H0413880A JP 2117356 A JP2117356 A JP 2117356A JP 11735690 A JP11735690 A JP 11735690A JP H0413880 A JPH0413880 A JP H0413880A
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 53
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Classifications
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- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
-
- Y—GENERAL 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
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、地上用及び宇宙用として使用される水素ガス
と酸素ガスを発生させるための水分解装置に関する。
と酸素ガスを発生させるための水分解装置に関する。
［従来の技術］
現在、各大学等の研究機関で実験研究段階にある光−熱
電半導体ハイブリッドシステムによる水分解装置の原理
構造を第２図に示す。
電半導体ハイブリッドシステムによる水分解装置の原理
構造を第２図に示す。
同図で、太陽光は前端面にフレネルレンズ２１０を配し
た集光器２０９によって集光され、電解槽２１１内の半
導体光電極２０１上に照射される。ここで、光の一部は
光電極反応によって利用され、残りは熱エネルギーの形
で半導体光電極２０１の一端を加熱する。この半導体光
電極２０１は、同時にＰ型熱電半導体素子２０６とＮ型
熱電半導体素子２０７とで構成される熱電モジュールの
高温端と、高温側電極２０２及び高温側基板（絶縁層）
２０４を介して接している。この熱電モジュールの低温
端は背面にヒートシンク２１２を形成した低温側基板２
０４に固定された低温側電極２０３に接続され、低温側
電極２０３がリード線を介して電解液中に浸水された対
極２０８に接続される。しかして、熱電モジュールは半
導体光電極２０１からの熱エネルギーを熱電変換によっ
て電気エネルギーに変換し、半導体光電極２０１と対極
２０８の間にバイアスとして印加する。このバイアスの
印加により、水の理論分解電圧よりも小さいエネルギー
ギャップをもつ半導体電極材料を用いて水分解が可能と
なり、電解液から水素ガスと酸素ガスとを発生させるよ
うにするものである。
た集光器２０９によって集光され、電解槽２１１内の半
導体光電極２０１上に照射される。ここで、光の一部は
光電極反応によって利用され、残りは熱エネルギーの形
で半導体光電極２０１の一端を加熱する。この半導体光
電極２０１は、同時にＰ型熱電半導体素子２０６とＮ型
熱電半導体素子２０７とで構成される熱電モジュールの
高温端と、高温側電極２０２及び高温側基板（絶縁層）
２０４を介して接している。この熱電モジュールの低温
端は背面にヒートシンク２１２を形成した低温側基板２
０４に固定された低温側電極２０３に接続され、低温側
電極２０３がリード線を介して電解液中に浸水された対
極２０８に接続される。しかして、熱電モジュールは半
導体光電極２０１からの熱エネルギーを熱電変換によっ
て電気エネルギーに変換し、半導体光電極２０１と対極
２０８の間にバイアスとして印加する。このバイアスの
印加により、水の理論分解電圧よりも小さいエネルギー
ギャップをもつ半導体電極材料を用いて水分解が可能と
なり、電解液から水素ガスと酸素ガスとを発生させるよ
うにするものである。
［発明が解決しようとする課題］
しかして、上述した如く上記のような原理構造の光−熱
電発電ハイブリッドシステムによる水分解装置は、各研
究機関で実験研究段階にあるのみであり、複雑な構造に
よる製造の難易性、装置の信頼性と経済性の問題等から
具体的な実施例は見出だされていない。
電発電ハイブリッドシステムによる水分解装置は、各研
究機関で実験研究段階にあるのみであり、複雑な構造に
よる製造の難易性、装置の信頼性と経済性の問題等から
具体的な実施例は見出だされていない。
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、原理構造を損なうことなく具体
的な一体型モジュール構造を実現した光−熱電発電ハイ
ブリッドシステムによる水分解装置を提供することにあ
る。
の目的とするところは、原理構造を損なうことなく具体
的な一体型モジュール構造を実現した光−熱電発電ハイ
ブリッドシステムによる水分解装置を提供することにあ
る。
［課題を解決するための手段及び作用］すなわち本発明
は、光−熱電発電ハイブリッドシステムによる水分解装
置において、太陽光を集光する集光器と、この集光器で
集光された太陽光の受光により加熱されて熱エネルギー
を発する、該太陽光受光面が電解液に浸水された半導体
光電極と、Ｐ型熱電半導体素子とＮ型熱電半導体素子の
一方を中心部分に、他方をその外周部分に同心円筒状に
配置して構成され、上記半導体光電極による熱エネルギ
ーを電気エネルギーに変換する熱電モジュールと、この
熱電モジュールのＮ型熱電半導体素子の低温側に接続さ
れ、上記電解液に浸水された対極と１を備え、上記電解
液を貯水する電解槽により上記集光器、半導体光電極、
熱雷モジュール及び対極を一体的に固定して一体型モジ
ュールを形成するようにしたもので、電極間を接続する
リード線を不要とするなどその構造を簡略化し、製造組
立てが容易となる一体型モジュール構造の水分解装置を
実現できる。
は、光−熱電発電ハイブリッドシステムによる水分解装
置において、太陽光を集光する集光器と、この集光器で
集光された太陽光の受光により加熱されて熱エネルギー
を発する、該太陽光受光面が電解液に浸水された半導体
光電極と、Ｐ型熱電半導体素子とＮ型熱電半導体素子の
一方を中心部分に、他方をその外周部分に同心円筒状に
配置して構成され、上記半導体光電極による熱エネルギ
ーを電気エネルギーに変換する熱電モジュールと、この
熱電モジュールのＮ型熱電半導体素子の低温側に接続さ
れ、上記電解液に浸水された対極と１を備え、上記電解
液を貯水する電解槽により上記集光器、半導体光電極、
熱雷モジュール及び対極を一体的に固定して一体型モジ
ュールを形成するようにしたもので、電極間を接続する
リード線を不要とするなどその構造を簡略化し、製造組
立てが容易となる一体型モジュール構造の水分解装置を
実現できる。
［実施例］
以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
第１図（ａ）はその構造を示すものであり、１１０が太
陽光を集光する集光器、１１１が集光器１１０の前端面
に取付けられたフレネルレンズである。集光器１１０に
よって集光された太陽光は電解液１１３を介して円盤状
の半導体光電極１０１上の前面である太陽光受光面に照
射される。この半導体光電極１０１の背面は、低温側電
極１１４と高温側基板１０４、高温側電極１０２を介し
て、同心円筒状に配置して構成されるＰ型熱電半導体素
子１０６及びＮ型熱電半導体素子１０７からなる熱電モ
ジュールに接続される。
陽光を集光する集光器、１１１が集光器１１０の前端面
に取付けられたフレネルレンズである。集光器１１０に
よって集光された太陽光は電解液１１３を介して円盤状
の半導体光電極１０１上の前面である太陽光受光面に照
射される。この半導体光電極１０１の背面は、低温側電
極１１４と高温側基板１０４、高温側電極１０２を介し
て、同心円筒状に配置して構成されるＰ型熱電半導体素
子１０６及びＮ型熱電半導体素子１０７からなる熱電モ
ジュールに接続される。
■）型熱電半導体素子１０６及びＮ型熱電半導体素子′
−１，０７は、第１図（ｂ）に示すようにＰ型熱電半導
体素子１０Ｂが中心側、Ｎ型熱電半導体素子１．０７が
その外側部分となるように同心円筒状に配置して構成さ
れるものであり、Ｐ型熱電半導体素子１０６の低温側に
低温側電極１１４が接続される一方、Ｎ型熱電半導体素
子１０７の低温側が低温側基板１０５に取付けられた、
対極を兼用する低温側電極１０３に接続される。そして
、上記電解液１１３を貯水すると共に、上記集光器１１
０、半導体光電極■ロー、低温側電極１１４、高温側基
板１０４、高温側電極１０２ 、Ｐ型熱電半導体素子１
０ＢとＮ型熱電半導体素子１０７とからなる熱電モジュ
ール、低温側基板１０５及び対極を兼ねた低温側電極１
０３をすべて一体的に固定して一体型モジュールを形成
するように電解槽１０８が形成される。
−１，０７は、第１図（ｂ）に示すようにＰ型熱電半導
体素子１０Ｂが中心側、Ｎ型熱電半導体素子１．０７が
その外側部分となるように同心円筒状に配置して構成さ
れるものであり、Ｐ型熱電半導体素子１０６の低温側に
低温側電極１１４が接続される一方、Ｎ型熱電半導体素
子１０７の低温側が低温側基板１０５に取付けられた、
対極を兼用する低温側電極１０３に接続される。そして
、上記電解液１１３を貯水すると共に、上記集光器１１
０、半導体光電極■ロー、低温側電極１１４、高温側基
板１０４、高温側電極１０２ 、Ｐ型熱電半導体素子１
０ＢとＮ型熱電半導体素子１０７とからなる熱電モジュ
ール、低温側基板１０５及び対極を兼ねた低温側電極１
０３をすべて一体的に固定して一体型モジュールを形成
するように電解槽１０８が形成される。
この電解槽１０８の背面部には冷却剤を循環させて保冷
するための冷却路１０９が敷設される。
するための冷却路１０９が敷設される。
上記高温側基板１０４、低温側基板１０５は共に電気絶
縁性の熱良導材料で構成され、高温側電極１０２、低温
側電極１０３及び低温側電極１１４は電気良導体で構成
される。さらに、電解槽１０８は、電気絶縁性の構造材
料で構成される。
縁性の熱良導材料で構成され、高温側電極１０２、低温
側電極１０３及び低温側電極１１４は電気良導体で構成
される。さらに、電解槽１０８は、電気絶縁性の構造材
料で構成される。
なお、上記第１図では熱雷モジュールとしてＰ型熱電半
導体素子１０６が中心側、Ｎ型熱電半導体素子１０７が
その外側部分となるように同心円筒状に配置して構成し
たが、この構成に限るものではなく、反対にＮ型熱電半
導体素子が中心側、Ｐ型熱電半導体素子がその外側部分
となるようにしてもよい。
導体素子１０６が中心側、Ｎ型熱電半導体素子１０７が
その外側部分となるように同心円筒状に配置して構成し
たが、この構成に限るものではなく、反対にＮ型熱電半
導体素子が中心側、Ｐ型熱電半導体素子がその外側部分
となるようにしてもよい。
［発明の効果］
以上に述べた如く本発明によれば、光−熱電発電ハイブ
リッドシステムによる水分解装置において、太陽光を集
光する集光器と、この集光器で集光された太陽光の受光
により加熱されて熱エネルギーを発する、該太陽光受光
面が電解液に浸水された半導体光電極と、Ｐ型熱電半導
体素子とＮ型熱電半導体素子の一方を中心部分に、他方
をその外周部分に同心円筒状に配置して構成され、上記
半導体光電極による熱エネルギーを電気エネルギに変換
する熱電モジュールと、この熱電モジュルのＮ型熱電半
導体素子の低温側に接続され、上記電解液に浸水された
対極とを備え、上記電解液を貯水する電解槽により上記
集光器、半導体光電極、熱電モジュール及び対極を一体
的に固定して一体型モジュールを形成するようにしたの
で、電極間を接続するリード線を不要とするなどその構
造を簡略化し、製造組立てが容易となると共に、構造が
簡素であるために信頼性と経済性とを確保することが容
易な一体型モジュール構造の水分解装置を実現できる。
リッドシステムによる水分解装置において、太陽光を集
光する集光器と、この集光器で集光された太陽光の受光
により加熱されて熱エネルギーを発する、該太陽光受光
面が電解液に浸水された半導体光電極と、Ｐ型熱電半導
体素子とＮ型熱電半導体素子の一方を中心部分に、他方
をその外周部分に同心円筒状に配置して構成され、上記
半導体光電極による熱エネルギーを電気エネルギに変換
する熱電モジュールと、この熱電モジュルのＮ型熱電半
導体素子の低温側に接続され、上記電解液に浸水された
対極とを備え、上記電解液を貯水する電解槽により上記
集光器、半導体光電極、熱電モジュール及び対極を一体
的に固定して一体型モジュールを形成するようにしたの
で、電極間を接続するリード線を不要とするなどその構
造を簡略化し、製造組立てが容易となると共に、構造が
簡素であるために信頼性と経済性とを確保することが容
易な一体型モジュール構造の水分解装置を実現できる。
第１図（ａ）は本発明の一実施例の断面構造を示す図、
第１図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線に沿って熱電モジ
ュールの構造を示す図、第２図は従来の光−熱電発電ハ
イブリッドシステムによる水分解装置の原理構造を示す
図である。 １０１、 、２０４・・・半導体光電極、１０２ 、２
０２・・・高温側電極、１０３ 、２０５・・・低温側
電極、１０４ 、２０４・・・高温側基板、１０５ 、
２０５・・・低温側基板、１０６゜２０６・・・Ｐ型熱
電半導体素子、１０７ 、２０７・・・Ｎ型熱電半導体
素子、１０８ 、２１．１・・・電解槽、１０９・・・
冷却路、１１０ 、２０９・・集光器、１．Ｈ、２１０
・・・フレネルレンズ、２１２・・・ヒートシンク。
第１図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線に沿って熱電モジ
ュールの構造を示す図、第２図は従来の光−熱電発電ハ
イブリッドシステムによる水分解装置の原理構造を示す
図である。 １０１、 、２０４・・・半導体光電極、１０２ 、２
０２・・・高温側電極、１０３ 、２０５・・・低温側
電極、１０４ 、２０４・・・高温側基板、１０５ 、
２０５・・・低温側基板、１０６゜２０６・・・Ｐ型熱
電半導体素子、１０７ 、２０７・・・Ｎ型熱電半導体
素子、１０８ 、２１．１・・・電解槽、１０９・・・
冷却路、１１０ 、２０９・・集光器、１．Ｈ、２１０
・・・フレネルレンズ、２１２・・・ヒートシンク。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 太陽光を集光する集光器と、 この集光器で集光された太陽光の受光により加熱されて
熱エネルギーを発する、太陽光受光面が電解液に浸水さ
れた半導体光電極と、 Ｐ型熱電半導体素子とＮ型熱電半導体素子の一方を中心
部分に、他方をその外周部分に同心円筒状に配置して構
成され、上記半導体光電極による熱エネルギーを電気エ
ネルギーに変換する熱電モジュールと、 この熱電モジュールのＮ型熱電半導体素子の低温側に接
続され、上記電解液に浸水された対極と、上記電解液を
貯水すると共に、上記集光器、半導体光電極、熱電モジ
ュール及び対極を一体的に固定して一体型モジュールを
形成する電解槽とを具備したことを特徴とする光−熱電
半導体ハイブリッドシステムを用いた水分解装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2117356A JPH0413880A (ja) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | 水分解装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2117356A JPH0413880A (ja) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | 水分解装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0413880A true JPH0413880A (ja) | 1992-01-17 |
Family
ID=14709662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2117356A Pending JPH0413880A (ja) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | 水分解装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0413880A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1990
- 1990-05-07 JP JP2117356A patent/JPH0413880A/ja active Pending
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