JPH0631453B2 - 電気分解装置 - Google Patents
電気分解装置Info
- Publication number
- JPH0631453B2 JPH0631453B2 JP59217821A JP21782184A JPH0631453B2 JP H0631453 B2 JPH0631453 B2 JP H0631453B2 JP 59217821 A JP59217821 A JP 59217821A JP 21782184 A JP21782184 A JP 21782184A JP H0631453 B2 JPH0631453 B2 JP H0631453B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solar cell
- electrolytic solution
- electrolyzer
- protective layer
- electrode plate
- Prior art date
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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
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電解液槽内に電源装置を設けることによって装
置全体を小型化できる太陽電池利用の電気分解装置に関
する。
置全体を小型化できる太陽電池利用の電気分解装置に関
する。
〔従来技術〕 一般に電解液の電気分解が工業的に行われる場合には電
解槽内に電解液を満たし、ここに電解電極をさしこんで
該電極に電解液槽外部に設けられた電源より直流電流を
通流することによって行われる。
解槽内に電解液を満たし、ここに電解電極をさしこんで
該電極に電解液槽外部に設けられた電源より直流電流を
通流することによって行われる。
ところで実際に使用し易い電源は交流電流であるから電
源装置に整流器を設けて整流する必要があり、電源設備
も大がかりなものとなる。
源装置に整流器を設けて整流する必要があり、電源設備
も大がかりなものとなる。
以上のような点に鑑み省エネルギー化、設備の簡素化の
考えから太陽光エネルギーを利用した太陽電池を電気分
解装置の電源として用いる方法が考えられてきている。
考えから太陽光エネルギーを利用した太陽電池を電気分
解装置の電源として用いる方法が考えられてきている。
従来このような電気分解装置としては特公昭59-27391号
に示されているようなものがあった。第３図はその装置
を示し、図において１は電解液槽であり、この中には電
解液２が満たされている。電解液槽１内には陽極板３と
陰極板４とが電解液２中に離隔されて設けられている。
そして電解液槽１の外部には太陽電池５が設けられてお
り、該太陽電池５の正極5a及び負極5bは各々陽極板３及
び陰極板４とリード線７，７で接続されている。
に示されているようなものがあった。第３図はその装置
を示し、図において１は電解液槽であり、この中には電
解液２が満たされている。電解液槽１内には陽極板３と
陰極板４とが電解液２中に離隔されて設けられている。
そして電解液槽１の外部には太陽電池５が設けられてお
り、該太陽電池５の正極5a及び負極5bは各々陽極板３及
び陰極板４とリード線７，７で接続されている。
以上のような電気分解装置においては、太陽光が太陽電
池５の受光面にあたり、ここで光エネルギーが直流電力
に変換され、これによる直流電流はリード線７、陽極板
３から電解液２を経て陰極板４、リード線７を通って負
極6bへ流れる。このようにして陽極板３、陰極板４の外
面付近で電解液の電気分解がなされることになる。
池５の受光面にあたり、ここで光エネルギーが直流電力
に変換され、これによる直流電流はリード線７、陽極板
３から電解液２を経て陰極板４、リード線７を通って負
極6bへ流れる。このようにして陽極板３、陰極板４の外
面付近で電解液の電気分解がなされることになる。
また、特開昭56-163285号公報や、特開昭59-177385号公
報には、太陽電池や電極板を電解液槽内に配置すること
によってこの電解液を電気分解する、電気分解装置等が
開示されている。
報には、太陽電池や電極板を電解液槽内に配置すること
によってこの電解液を電気分解する、電気分解装置等が
開示されている。
この様な装置にあっては、太陽電池を電解液槽内に配置
することから、装置全体の小型化が図れるものの、使用
する太陽電池が電解液によって損傷を受けることとな
り、安定した電気分解を行うことができない。
することから、装置全体の小型化が図れるものの、使用
する太陽電池が電解液によって損傷を受けることとな
り、安定した電気分解を行うことができない。
従って、従来の太陽電池を電源とした電気分解装置に於
いて、電解液槽の外部に電源を設ける場合にあっては、
そのための設置空間が必要になると共に、リード線を使
用することによる電力損失が生じることとなり、また電
解液槽内に太陽電池を設けた場合にあっては、電解液に
よる太陽電池への損傷が生じることとなる。
いて、電解液槽の外部に電源を設ける場合にあっては、
そのための設置空間が必要になると共に、リード線を使
用することによる電力損失が生じることとなり、また電
解液槽内に太陽電池を設けた場合にあっては、電解液に
よる太陽電池への損傷が生じることとなる。
本発明は以上のような従来の問題点に鑑みてなされたも
のであって、太陽電池の電源を電解液槽内に設けること
によって設備を小型化できるとともにリード線による電
力損失のない電気分解装置であり、またこの太陽電池が
受ける電解液からの損傷を抑圧し得る構成とした電気分
解装置を提供することを目的としている。
のであって、太陽電池の電源を電解液槽内に設けること
によって設備を小型化できるとともにリード線による電
力損失のない電気分解装置であり、またこの太陽電池が
受ける電解液からの損傷を抑圧し得る構成とした電気分
解装置を提供することを目的としている。
本発明に係る電気分解装置は太陽電池を電源とする電気
分解装置において太陽電池を電解液から保護する耐電解
液性の絶縁性保護層が太陽電池の少なくとも一側に積層
形成されている電源装置と、前記太陽電池の両電極の各
々に接続され、相互に絶縁されている電極板とを電解液
槽内に設けてなることを特徴としている。
分解装置において太陽電池を電解液から保護する耐電解
液性の絶縁性保護層が太陽電池の少なくとも一側に積層
形成されている電源装置と、前記太陽電池の両電極の各
々に接続され、相互に絶縁されている電極板とを電解液
槽内に設けてなることを特徴としている。
以下本発明をその実施例に示す図面によって説明する。
第１図は本発明を水の電気分解に利用した場合の一実施
例を示す電気分解装置の概略側断面図である。図におい
て11は電解液槽であり、電解液槽11にはイオン化傾向の
大きいイオンを含んだ水例えば1NのNa2SO4溶液等からな
る電解液12が満たされている。電解液12の表面部には縦
断面形状が略半円弧状の３層構造となった電源装置13が
設けられている。該電源装置13の最上層は透光性の絶縁
性基板14となっており、該絶縁性基板14の両側端は電解
液12の表面より少し突出させてその上面を電解液12外に
露出させてある。
第１図は本発明を水の電気分解に利用した場合の一実施
例を示す電気分解装置の概略側断面図である。図におい
て11は電解液槽であり、電解液槽11にはイオン化傾向の
大きいイオンを含んだ水例えば1NのNa2SO4溶液等からな
る電解液12が満たされている。電解液12の表面部には縦
断面形状が略半円弧状の３層構造となった電源装置13が
設けられている。該電源装置13の最上層は透光性の絶縁
性基板14となっており、該絶縁性基板14の両側端は電解
液12の表面より少し突出させてその上面を電解液12外に
露出させてある。
また絶縁性基板14の下側には非晶質の太陽電池15が受光
面を絶縁性基板14側に向けて積層形成されている。さら
に太陽電池15の下側には耐電解液性の絶縁性保護層16が
被着形成されている。本実施例におけるような上記Na2S
O4溶液を電解液とする場合ではこの保護層としては、従
来周知の材料である、スパッタ法やＣＶＤ法等によって
形成されたSiO2膜などを使用すればよい。電源装置13の
前後の端部（図面の表裏方向端部）は耐電解液性の物体
で塞がれていて電解液12が絶縁性基板14の上面に進入し
ないようになっている。
面を絶縁性基板14側に向けて積層形成されている。さら
に太陽電池15の下側には耐電解液性の絶縁性保護層16が
被着形成されている。本実施例におけるような上記Na2S
O4溶液を電解液とする場合ではこの保護層としては、従
来周知の材料である、スパッタ法やＣＶＤ法等によって
形成されたSiO2膜などを使用すればよい。電源装置13の
前後の端部（図面の表裏方向端部）は耐電解液性の物体
で塞がれていて電解液12が絶縁性基板14の上面に進入し
ないようになっている。
そして絶縁性保護層16の下面には、これに沿うように耐
Na2SO4溶液性のある金属例えばPt，Au等からなる電極板
17，17が被着形成してある。電極板17，17の幅寸法は絶
縁性基板の幅寸法のほぼ１／３であって適当な距離を隔
てて絶縁されている。そして電極板17，17が太陽電池15
の正，負極15a，15bの各々に接続されている。
Na2SO4溶液性のある金属例えばPt，Au等からなる電極板
17，17が被着形成してある。電極板17，17の幅寸法は絶
縁性基板の幅寸法のほぼ１／３であって適当な距離を隔
てて絶縁されている。そして電極板17，17が太陽電池15
の正，負極15a，15bの各々に接続されている。
次にこのように形成された電気分解装置の作用について
説明する。第１図に白抜矢符で示すように投射された太
陽光が透光性の絶縁性基板14を透過して非晶質太陽電池
15の受光面に入射され、これによって太陽電池15に起電
力が発生する。該起電力によって生じる電流は太陽電池
15の正極15aから電極板17、電解液12、電極板17を経て
負極15bに流れる。そうすると電極板17，17の下面付近
の電解液12に電気分解反応が生じ正極の電極板に水素が
発生し、また負極の電極板に酵素が発生することにな
る。
説明する。第１図に白抜矢符で示すように投射された太
陽光が透光性の絶縁性基板14を透過して非晶質太陽電池
15の受光面に入射され、これによって太陽電池15に起電
力が発生する。該起電力によって生じる電流は太陽電池
15の正極15aから電極板17、電解液12、電極板17を経て
負極15bに流れる。そうすると電極板17，17の下面付近
の電解液12に電気分解反応が生じ正極の電極板に水素が
発生し、また負極の電極板に酵素が発生することにな
る。
第２図は本発明の他の実施例を示す。この実施例におけ
る電気分解装置は上記実施例における絶縁性基板、非晶
質太陽電池、絶縁性保護層をすべて平板状として、電解
液中に完全に漬浸したものであり、従って上側の絶縁性
保護層26も耐電解液性のものとしている。即ち第２図に
おいて、三層状の電源装置23が電解液槽21内の底部に設
けられており、該電源装置23は下側から耐電解液性の絶
縁性基板24，非晶質太陽電池25，透光性の絶縁性保護層
26をこの順で積層してなるものである。
る電気分解装置は上記実施例における絶縁性基板、非晶
質太陽電池、絶縁性保護層をすべて平板状として、電解
液中に完全に漬浸したものであり、従って上側の絶縁性
保護層26も耐電解液性のものとしている。即ち第２図に
おいて、三層状の電源装置23が電解液槽21内の底部に設
けられており、該電源装置23は下側から耐電解液性の絶
縁性基板24，非晶質太陽電池25，透光性の絶縁性保護層
26をこの順で積層してなるものである。
ここで、この耐電解液性の絶縁性基板24は、従来周知の
ガラスや石英等からなる材料を使用している。
ガラスや石英等からなる材料を使用している。
そしてこの三層構造の電源装置23の両側端部は板内方へ
向かって段上りの階段上に形成され、この端部から絶縁
性保護層26の縁部を覆うように電極板27，27が被着形成
され太陽電池25の端縁部及び上記正，負極25a，25bを覆
うと共に太陽電池25の正，負極25a，25bの各々に接続さ
れている。
向かって段上りの階段上に形成され、この端部から絶縁
性保護層26の縁部を覆うように電極板27，27が被着形成
され太陽電池25の端縁部及び上記正，負極25a，25bを覆
うと共に太陽電池25の正，負極25a，25bの各々に接続さ
れている。
以上のように構成された本実施例の装置においては上方
よりの投射光が透光性の絶縁性保護層26を通り太陽電池
25の受光面に入射されることにより前記実施例と同様に
して電極板27，27の上面付近の電解液22に電気分解反応
が生じる。
よりの投射光が透光性の絶縁性保護層26を通り太陽電池
25の受光面に入射されることにより前記実施例と同様に
して電極板27，27の上面付近の電解液22に電気分解反応
が生じる。
なお以上の実施例における非晶質太陽電池は板状の太陽
電池複数個を直列又は並列に接続したものであってもよ
い。これにより太陽電池の個数に応じた所望の電圧又は
電流容量を得ることができる。
電池複数個を直列又は並列に接続したものであってもよ
い。これにより太陽電池の個数に応じた所望の電圧又は
電流容量を得ることができる。
また上記電源装置は太陽電池をその受光面が相反する方
向を向くように積層形成し、該受光面上に透光性の絶縁
性保護層を被着形成させ、太陽光が上記受光面に両方向
から投射されるようにしてもよい。
向を向くように積層形成し、該受光面上に透光性の絶縁
性保護層を被着形成させ、太陽光が上記受光面に両方向
から投射されるようにしてもよい。
さらにまた上記太陽電池は結晶性の太陽電池であっても
よい。
よい。
動作電圧0.6Ｖ、動作電流15mA／cm2の非晶質太陽電池３
個を直列に接続し動作電圧1.8Ｖ、動作電流5mA／cm2の
ものとした場合には水素の発生量は下記(1)式のように
なる。
個を直列に接続し動作電圧1.8Ｖ、動作電流5mA／cm2の
ものとした場合には水素の発生量は下記(1)式のように
なる。
｛〔電流密度〕×〔１m2の面積（cm2）〕×〔１hrの時
間（秒）〕×（１molの体積〕｝／｛〔１つの水素分子
発生に必要な電子数〕×〔電子の電荷〕×〔アボガドロ
数〕｝＝（５×10-3×104×3600×22.4）／（２×1.6×
10-19×6.02×10２３＝20.9／hr・m2…(1) 本例のような太陽電池にあっては、この電池から得られ
る電圧は、通常使用する材料によって物性的に決定され
てしまう。
間（秒）〕×（１molの体積〕｝／｛〔１つの水素分子
発生に必要な電子数〕×〔電子の電荷〕×〔アボガドロ
数〕｝＝（５×10-3×104×3600×22.4）／（２×1.6×
10-19×6.02×10２３＝20.9／hr・m2…(1) 本例のような太陽電池にあっては、この電池から得られ
る電圧は、通常使用する材料によって物性的に決定され
てしまう。
即ち、半導体の物性として備えている伝導帯と価電子帯
間のバンドギャップが発生電圧に反映するからである。
間のバンドギャップが発生電圧に反映するからである。
一方、太陽電池から得られる電流量は、この太陽電池の
受光面積によって調整することができる。即ち、この電
流量は、上述した電圧のような物性によって一義的に決
定されるものではなく、この太陽電池の上記面積を調整
することによって、所望の電流を得ることができること
となる。
受光面積によって調整することができる。即ち、この電
流量は、上述した電圧のような物性によって一義的に決
定されるものではなく、この太陽電池の上記面積を調整
することによって、所望の電流を得ることができること
となる。
ここで光エネルギーから水素の燃焼熱エネルギーへの変
換効率を求めると下記の(2)式のようになる。
換効率を求めると下記の(2)式のようになる。
｛〔式(1)の水素発生量〕×〔水素の分子量〕×〔水素
の燃焼熱（ｃａ／ｇ）×〔変換係数〕｝／〔１molの
気体の体積〕×〔１hrの時間（秒）〕×〔太陽光エネル
ギー〕｝＝（20.9×２×33888×4.19）／（22.4×3600
×103）＝0.0736…(2) 従って上記変換効率は7.36％となり、太陽電池について
光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率９％であ
るから本発明による場合の太陽電池の電気エネルギーか
ら水素の燃焼エネルギーへの変換効率は80％と高いもの
が得られることになる。
の燃焼熱（ｃａ／ｇ）×〔変換係数〕｝／〔１molの
気体の体積〕×〔１hrの時間（秒）〕×〔太陽光エネル
ギー〕｝＝（20.9×２×33888×4.19）／（22.4×3600
×103）＝0.0736…(2) 従って上記変換効率は7.36％となり、太陽電池について
光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率９％であ
るから本発明による場合の太陽電池の電気エネルギーか
ら水素の燃焼エネルギーへの変換効率は80％と高いもの
が得られることになる。
また、本例のような、動作電圧が1.8Ｖの太陽電池の場
合にあっては、その発電電力を例えば40Ｗとした場合、
得られる電流は22Ａ程度と大きなものとなり、たとえば
わずかなリード線による抵抗があっても、大きな電力損
失となってしまう。
合にあっては、その発電電力を例えば40Ｗとした場合、
得られる電流は22Ａ程度と大きなものとなり、たとえば
わずかなリード線による抵抗があっても、大きな電力損
失となってしまう。
以上のように本発明は、太陽電池を電源とした装置を電
解液槽内に設ける構成としたので電解液槽の外部に電源
設備を設ける必要がな電気分解装置を小型化することが
できるとともに、外部電源と電極板を接続するリード線
が不要となるのでリード線による動力損失をなくすこと
ができ、高効率化が図れる等の効果がある。
解液槽内に設ける構成としたので電解液槽の外部に電源
設備を設ける必要がな電気分解装置を小型化することが
できるとともに、外部電源と電極板を接続するリード線
が不要となるのでリード線による動力損失をなくすこと
ができ、高効率化が図れる等の効果がある。
加えて、太陽電池の絶縁性保護層や、耐電解液性の絶縁
性基板を設けることで、電解液による太陽電池の損傷を
抑圧することが可能となる。
性基板を設けることで、電解液による太陽電池の損傷を
抑圧することが可能となる。
第１図は本発明の電気分解装置の実施例を示す略示側断
面図、第２図は本発明の他の実施例を示す略示側断面
図、第３図は従来の電気分解装置を示す略示側断面図で
ある。 11，21…電解液槽、13，23……電源装置、14，24……絶
縁性基板、15，25…太陽電池、16，26…絶縁性保護層、
17，27……電極板
面図、第２図は本発明の他の実施例を示す略示側断面
図、第３図は従来の電気分解装置を示す略示側断面図で
ある。 11，21…電解液槽、13，23……電源装置、14，24……絶
縁性基板、15，25…太陽電池、16，26…絶縁性保護層、
17，27……電極板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津田 信哉 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内 (72)発明者 大西 三千年 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内 (72)発明者 桑野 幸徳 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−163285（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−177385（ＪＰ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】太陽電池を電源とする電気分解装置におい
て太陽電池を電解液から保護する耐電解液性の絶縁性保
護層が太陽電池の少なくとも一側に積層形成されている
電源装置と、前記太陽電池の両電極の各々に接続され、
相互に絶縁されている電極板とを電解液槽内に設けてな
ることを特徴とする電気分解装置。 - 【請求項２】前記電極板は絶縁性保護層に積層形成され
ている特許請求の範囲第１項記載の電気分解装置。 - 【請求項３】前記太陽電池は非晶質太陽電池である特許
請求の範囲第１項記載の電気分解装置。 - 【請求項４】太陽電池を電源とする電気分解装置におい
て太陽電池を電解液から保護する耐電解液性の絶縁性保
護層が太陽電池の一側に、また透光性を有する絶縁性基
板が太陽電池の他側に積層形成されている電源装置と、
前記太陽電池の両電極の各々に接続され、相互に絶縁さ
れている電極板とを前記絶縁性基板を受光側に位置させ
て電解液槽内に設けていることを特徴とする電気分解装
置。 - 【請求項５】前記電極板は絶縁性保護層又は絶縁性基板
に積層形成されている特許請求の範囲第４項記載の電気
分解装置。 - 【請求項６】前記太陽電池は非晶質太陽電池である特許
請求の範囲第４項記載の電気分解装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59217821A JPH0631453B2 (ja) | 1984-10-16 | 1984-10-16 | 電気分解装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59217821A JPH0631453B2 (ja) | 1984-10-16 | 1984-10-16 | 電気分解装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6196094A JPS6196094A (ja) | 1986-05-14 |
| JPH0631453B2 true JPH0631453B2 (ja) | 1994-04-27 |
Family
ID=16710269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59217821A Expired - Lifetime JPH0631453B2 (ja) | 1984-10-16 | 1984-10-16 | 電気分解装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0631453B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69818449T2 (de) * | 1998-01-23 | 2004-07-08 | Nakata, Josuke, Joyo | Vorrichtung zur optischen elektrolyse |
| ATE396504T1 (de) * | 2001-10-12 | 2008-06-15 | Laing Nikolaus Johannes | Solarstromgenerator |
| US7459065B2 (en) * | 2004-02-18 | 2008-12-02 | General Motors Corporation | Hydrogen generator photovoltaic electrolysis reactor system |
| US7510640B2 (en) | 2004-02-18 | 2009-03-31 | General Motors Corporation | Method and apparatus for hydrogen generation |
| AU2005264935C1 (en) | 2004-06-18 | 2009-10-01 | Gm Global Technology Operations, Inc. | System and sub-systems for production and use of hydrogen |
| CN116046730A (zh) * | 2023-04-03 | 2023-05-02 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电解液监测设备、方法、存储介质和程序产品 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56163285A (en) * | 1980-05-19 | 1981-12-15 | Asahi Chem Ind Co Ltd | Electrolytic apparatus |
| JPS6054396B2 (ja) * | 1983-03-25 | 1985-11-29 | 学校法人 大同学園 | 太陽光発電によるガス製造装置 |
-
1984
- 1984-10-16 JP JP59217821A patent/JPH0631453B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6196094A (ja) | 1986-05-14 |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |