JPS5848033B2 - 光電変換水素発生装置 - Google Patents
光電変換水素発生装置Info
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- JPS5848033B2 JPS5848033B2 JP51098966A JP9896676A JPS5848033B2 JP S5848033 B2 JPS5848033 B2 JP S5848033B2 JP 51098966 A JP51098966 A JP 51098966A JP 9896676 A JP9896676 A JP 9896676A JP S5848033 B2 JPS5848033 B2 JP S5848033B2
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- Japan
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- electrode
- type semiconductor
- type
- semiconductor
- photoelectric conversion
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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
- 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
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光エネルギーを直接電気エネルギーに変換する
と共に電解液としての水溶液を分解する光電変換装置に
関するものである。
と共に電解液としての水溶液を分解する光電変換装置に
関するものである。
この種装置は少くとも一方がｐ型半導体或いはｎ型半導
体よりなる一対の電極を電解液としての硫酸水溶液或い
はカ性カリ水溶液中に浸漬し、上記半導体電極にその半
導体の禁止帯幅以上のエネルギーを有する光を照射すれ
ば光起電力効果により、例えば一対の電極としてｐ型半
導体とｎ型半導体とを組合せるとｐ型半導体電極では正
、ｎ型半導体電極では負の電位が現れ、又ｐ型半導体と
白金等の金属を一対の電極に用いればｐ型半導体電極に
正、金属電極に負の電位が、更にｎ型半導体電極と金属
電極とを用いればｎ型半導体電極に負、金属電極に正の
電位が夫々現れ両極間に起電力が生じると共に光励起に
よってもたらされる光電極反応により水の分解を行い正
極より水素、負極より酸素を生成するものである。
体よりなる一対の電極を電解液としての硫酸水溶液或い
はカ性カリ水溶液中に浸漬し、上記半導体電極にその半
導体の禁止帯幅以上のエネルギーを有する光を照射すれ
ば光起電力効果により、例えば一対の電極としてｐ型半
導体とｎ型半導体とを組合せるとｐ型半導体電極では正
、ｎ型半導体電極では負の電位が現れ、又ｐ型半導体と
白金等の金属を一対の電極に用いればｐ型半導体電極に
正、金属電極に負の電位が、更にｎ型半導体電極と金属
電極とを用いればｎ型半導体電極に負、金属電極に正の
電位が夫々現れ両極間に起電力が生じると共に光励起に
よってもたらされる光電極反応により水の分解を行い正
極より水素、負極より酸素を生成するものである。
而して、負極として例えばｎ型Ｇａｐ，ｎ型Ｇａｓ１ｎ
型Ｃｄｓ或いはｎ型Ｉｎｐ等の溶解性のｎ型半導体を用
いた場合には光励起による酸化反応でｎ型半導体電極の
溶解現象が生じ表面状態の変化による特性劣下を来たし
、その結果長期に亘る装置の作動が望めず、且正極より
の水素発生特性の経時劣下が著しいという問題がある。
型Ｃｄｓ或いはｎ型Ｉｎｐ等の溶解性のｎ型半導体を用
いた場合には光励起による酸化反応でｎ型半導体電極の
溶解現象が生じ表面状態の変化による特性劣下を来たし
、その結果長期に亘る装置の作動が望めず、且正極より
の水素発生特性の経時劣下が著しいという問題がある。
即ち、例として負極にｎ型Ｑａ ｐ １正極にＰ型Ｇａ
ｐ或いは白金を用いた場合における反応は下記の如くな
る。
ｐ或いは白金を用いた場合における反応は下記の如くな
る。
■式はｎ型半導体電極の酸化（溶解）反応であり酸素は
発生しない。
発生しない。
一方■式は正極の還元（水素発生）反応である。
本発明は斯る点に留意してなされたものであり、その要
旨とするところは負極として用いる溶解性のｎ型半導体
の受光面に導電性を有する耐蝕性のガラス層を形成せし
めることにより光電極反応による溶解を防止してこの種
装置の利用率の向上を計るものである。
旨とするところは負極として用いる溶解性のｎ型半導体
の受光面に導電性を有する耐蝕性のガラス層を形成せし
めることにより光電極反応による溶解を防止してこの種
装置の利用率の向上を計るものである。
以下本発明の一実施例を図面に基づき説明するに、第１
図は本装置の構成図を示し、１はＨ状のガラス容器より
なる電槽でありガラスフィルター２により正極室３と負
極室４に区画されている。
図は本装置の構成図を示し、１はＨ状のガラス容器より
なる電槽でありガラスフィルター２により正極室３と負
極室４に区画されている。
５は前記負極室に内挿されるｎ型Ｇａｐ単結晶薄板より
なる負極でガラス管６の端面に封着されておりその背面
にはハンダ付けされたインジウムにより銅リード線７が
接続されている。
なる負極でガラス管６の端面に封着されておりその背面
にはハンダ付けされたインジウムにより銅リード線７が
接続されている。
８は前記正極室に内挿されるＰ型Ｇａｐ単結晶薄板より
なる正極で負極と同様にガラス管９の端面に封着されて
おりその背面にはハンダ付けされたインジウム亜鉛合金
により銅リード線１０が接続されている。
なる正極で負極と同様にガラス管９の端面に封着されて
おりその背面にはハンダ付けされたインジウム亜鉛合金
により銅リード線１０が接続されている。
１１．１２は電解液を示し、１１は１規定のカ性カリ水
溶液、１２は１規定の硫酸水溶液よりなる。
溶液、１２は１規定の硫酸水溶液よりなる。
１３．１４は石英板よりなる受光窓、１５は酸素ガス捕
集管、１６は水素ガス捕集管、１７は前記ガラス管６，
９及びガス捕集管１５，１６を支持する封口板である。
集管、１６は水素ガス捕集管、１７は前記ガラス管６，
９及びガス捕集管１５，１６を支持する封口板である。
１８は各電極より導出せるリード線Ｔ，１０間に介挿さ
れた外部負荷抵抗、１９は電圧計である。
れた外部負荷抵抗、１９は電圧計である。
第２図は本発明による改良されたｎ型半導体電極の拡大
断面図であり、２０はｎ型Ｇａｐ単結晶薄板、２１はこ
の半導体薄板の受光面に形成されたガラス層でありこの
ガラス層は導電性及び耐蝕性を有するものである。
断面図であり、２０はｎ型Ｇａｐ単結晶薄板、２１はこ
の半導体薄板の受光面に形成されたガラス層でありこの
ガラス層は導電性及び耐蝕性を有するものである。
上記ガラス層の調整について述べるに、五酸化リン（Ｐ
２０５）、酸化チタン（ＴｉＯ２）及び三酸化タングス
テン（ ＷＯ ３）を３：４：３モル比）で秤量混合し
、これにフラツクスとして酸化バリウム（Ｂａｄ）を少
量添加して５００℃で１時間焼結し揮発性成分を取り除
いた後１３００〜１４００’Ｃで１時間溶融する。
２０５）、酸化チタン（ＴｉＯ２）及び三酸化タングス
テン（ ＷＯ ３）を３：４：３モル比）で秤量混合し
、これにフラツクスとして酸化バリウム（Ｂａｄ）を少
量添加して５００℃で１時間焼結し揮発性成分を取り除
いた後１３００〜１４００’Ｃで１時間溶融する。
ついでこれを取り出し除冷してガラス化した後ボールミ
ルで粉砕して３００メッシュのものを得る。
ルで粉砕して３００メッシュのものを得る。
而る後この粉末に水を加えて混濁液としこれを吹付法で
ｎＧａｐの半導体電極表面に付着させ、炉中において５
００℃で１０分間焼成することにより受光面にガラス層
を形成せるｎ − Ｇａ ｐの半導体電極を得る。
ｎＧａｐの半導体電極表面に付着させ、炉中において５
００℃で１０分間焼成することにより受光面にガラス層
を形成せるｎ − Ｇａ ｐの半導体電極を得る。
第３図は正極にＰ型Ｇａｐ半導体を使用せる光電変換水
素発生装置において、負極として本発明により改良され
たｎ型Ｇａｐ半導体を用いた場合（ａ）と従来の未処理
のｎ型Ｇａｐ半導体を用いた場合（ｂ）との水素発生量
一時間特性比較図であり、本発明電極を用いた場合には
初期特性が若干劣っているが経時劣下が少なく長寿命化
が期待でき利用率を向上しうるものである。
素発生装置において、負極として本発明により改良され
たｎ型Ｇａｐ半導体を用いた場合（ａ）と従来の未処理
のｎ型Ｇａｐ半導体を用いた場合（ｂ）との水素発生量
一時間特性比較図であり、本発明電極を用いた場合には
初期特性が若干劣っているが経時劣下が少なく長寿命化
が期待でき利用率を向上しうるものである。
本発明により特性が改善される理由は、通常溶解性のｎ
型半導体を負極として用いた場合には前述せる＠式の反
応式より明白なる如く光電極反応によって溶解現象が生
じて特性劣化を生じるのに対して本発明電極によれば半
導体受光面に耐蝕性を有するガラス層を形成したので溶
解現象を防止でき特性劣化を抑制しうると共にガラス層
と半導体電極とは融着により結合されているためその機
械的強度は犬であり長期に亘り半導体の溶解現象を阻止
でき、且つガラス層は導電性を有しているため水素発生
時の分極を小さくでき水素発生反応に寄与しうる等の効
果に起因するものである。
型半導体を負極として用いた場合には前述せる＠式の反
応式より明白なる如く光電極反応によって溶解現象が生
じて特性劣化を生じるのに対して本発明電極によれば半
導体受光面に耐蝕性を有するガラス層を形成したので溶
解現象を防止でき特性劣化を抑制しうると共にガラス層
と半導体電極とは融着により結合されているためその機
械的強度は犬であり長期に亘り半導体の溶解現象を阻止
でき、且つガラス層は導電性を有しているため水素発生
時の分極を小さくでき水素発生反応に寄与しうる等の効
果に起因するものである。
又、負極として溶解性のｎ型半導体を用いる場合は前記
せる■式の反応式の如く負極よりの酸素発生が認められ
なかったが、本発明によれば光電極反応による溶解現象
が防止されるため下記に示す■式に基づき酸素ガスが発
生し有用なるものである。
せる■式の反応式の如く負極よりの酸素発生が認められ
なかったが、本発明によれば光電極反応による溶解現象
が防止されるため下記に示す■式に基づき酸素ガスが発
生し有用なるものである。
上述した如く本発明は負極として溶解性のｎ型半導体を
用いる光電変換水素発生装置に係り、ｎ型半導体の受光
面に導電性を有する耐蝕性のガラス層を形成することに
より光電極反応によるｎ型半導体の溶解現象を防止して
装置の長寿命化を計り、水素発生効率を向上せしめうる
ものでありその工業的価値は極めて犬なるものである。
用いる光電変換水素発生装置に係り、ｎ型半導体の受光
面に導電性を有する耐蝕性のガラス層を形成することに
より光電極反応によるｎ型半導体の溶解現象を防止して
装置の長寿命化を計り、水素発生効率を向上せしめうる
ものでありその工業的価値は極めて犬なるものである。
第１図は本発明装置の構成図、第２図は本発明により改
良されたｎ型半導体電極の拡大断面図、第３図は本発明
電極と従来の電極を用いた場合の光電変換水素発生装置
における水素発生量一時間特性比較図である。 １・・・・・・電槽、２・・・・・・ガラスフィルター
、５・・・・・・溶解性のｎ型半導体よりなる負極、８
・・・・・・正極、６，９・・・・・・ガラス管、７，
１０・・・・・・リード線、１１，１２・・・・・・電
解液、１３，１４・・・・・・受光窓、１５・・・・・
・酸素ガス捕集管、１６・・・・・・水素ガス捕集管、
１８・・・・・・外部負荷抵抗、１９・・・・・・電圧
計、２０・・・・・・ｎ型半導体基板、２１・・・・・
・導電性を有する耐蝕性のガラス層。
良されたｎ型半導体電極の拡大断面図、第３図は本発明
電極と従来の電極を用いた場合の光電変換水素発生装置
における水素発生量一時間特性比較図である。 １・・・・・・電槽、２・・・・・・ガラスフィルター
、５・・・・・・溶解性のｎ型半導体よりなる負極、８
・・・・・・正極、６，９・・・・・・ガラス管、７，
１０・・・・・・リード線、１１，１２・・・・・・電
解液、１３，１４・・・・・・受光窓、１５・・・・・
・酸素ガス捕集管、１６・・・・・・水素ガス捕集管、
１８・・・・・・外部負荷抵抗、１９・・・・・・電圧
計、２０・・・・・・ｎ型半導体基板、２１・・・・・
・導電性を有する耐蝕性のガラス層。
Claims (1)
- １ 溶解性のｎ型半導体よりなる電極と、ｐ型半導体或
いは金属よりなる電極とを電解液中に浸漬し、前記半導
体電極に光照射することにより両極間に起電力を発生さ
せると同時に水を分解するものにおいて、前記ｎ型半導
体の受光面に導電性を有する耐蝕性ガラス層を形成せし
めたことを特徴とする光電変換水素発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51098966A JPS5848033B2 (ja) | 1976-08-18 | 1976-08-18 | 光電変換水素発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51098966A JPS5848033B2 (ja) | 1976-08-18 | 1976-08-18 | 光電変換水素発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5323869A JPS5323869A (en) | 1978-03-04 |
| JPS5848033B2 true JPS5848033B2 (ja) | 1983-10-26 |
Family
ID=14233795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51098966A Expired JPS5848033B2 (ja) | 1976-08-18 | 1976-08-18 | 光電変換水素発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5848033B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7052587B2 (en) * | 2003-06-27 | 2006-05-30 | General Motors Corporation | Photoelectrochemical device and electrode |
-
1976
- 1976-08-18 JP JP51098966A patent/JPS5848033B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5323869A (en) | 1978-03-04 |
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