JPS5921958B2 - 水素発生素子 - Google Patents
水素発生素子Info
- Publication number
- JPS5921958B2 JPS5921958B2 JP50089026A JP8902675A JPS5921958B2 JP S5921958 B2 JPS5921958 B2 JP S5921958B2 JP 50089026 A JP50089026 A JP 50089026A JP 8902675 A JP8902675 A JP 8902675A JP S5921958 B2 JPS5921958 B2 JP S5921958B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- generating element
- water
- energy
- hydrogen generating
- 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
Links
Classifications
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/133—Renewable energy sources, e.g. sunlight
Landscapes
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は水素発生素子に関する。
石油・石炭等いわゆる化学燃料の枯渇、原子力・核融合
開発の社会的・技術的困難などエネルギー問題の深刻化
に伴い、近年新エネルギー技術の開発が求められている
。
開発の社会的・技術的困難などエネルギー問題の深刻化
に伴い、近年新エネルギー技術の開発が求められている
。
いくつかの新しいエネルギー源のうち水素はクリーンで
使用に際し公害を発生しない事、又貯蔵が可能であると
いうことから関心が高まつている。地球上にほぼ無限に
存在する水からこれをとク出すようにすれば現在のエネ
ルギー問題を一挙に解決できるものである。水から水素
をとク出す方法の一つとして、周知のように電気分解法
が知られている。水の中に２つの電極を浸し、これらに
電流を通じることによつて各電極よりそれぞれ水素、酸
素を発生させる方法である。しかしながらこの方法では
電流といウ電気的なエネルギーを用いなければならず、
工業的規模での水素を発生させるためには、その所用電
気エネルギーは火力発電所において重油を燃焼して得る
のだから、結局石油を用いて水素を発生することになク
、前記のエネルギー問題の解決策とはなク得ないのであ
る。水から水素を取り出す他の方法として、半導体表面
の光化学作用を用いる方法が知られている。
使用に際し公害を発生しない事、又貯蔵が可能であると
いうことから関心が高まつている。地球上にほぼ無限に
存在する水からこれをとク出すようにすれば現在のエネ
ルギー問題を一挙に解決できるものである。水から水素
をとク出す方法の一つとして、周知のように電気分解法
が知られている。水の中に２つの電極を浸し、これらに
電流を通じることによつて各電極よりそれぞれ水素、酸
素を発生させる方法である。しかしながらこの方法では
電流といウ電気的なエネルギーを用いなければならず、
工業的規模での水素を発生させるためには、その所用電
気エネルギーは火力発電所において重油を燃焼して得る
のだから、結局石油を用いて水素を発生することになク
、前記のエネルギー問題の解決策とはなク得ないのであ
る。水から水素を取り出す他の方法として、半導体表面
の光化学作用を用いる方法が知られている。
これは電気的に接続したある種の半導体と白金板を二つ
の電極として水中に浸して半導体表面に光を照射する事
によつて白金板電極から水素を発生するものであつて、
この場合のエネルギー源は半導体を照射する光である。
もし光源として、太陽光の利用を考えるなら、この方法
は無限の太陽エネルギーを利用して水素を得る手段を与
えるものであるが、この場合の問題点はエネルギー変換
効率がｌ％以下で非常に低い事である。たしかに、太陽
エネルギーは地球上どこでも無償で利用出来る長所を持
つ反面、エネルギー密度が稀薄である事が大きな欠点で
ある。現実的な利用のためには素子の効率を上げて単位
面積当クのエネルギー捕捉め効率を増す事が必要である
。それ故、この発明の目的は無限に存在する太陽エネル
ギーを利用してできるだけ効率よく水素を発生させる水
素発生素子を提供することである。
の電極として水中に浸して半導体表面に光を照射する事
によつて白金板電極から水素を発生するものであつて、
この場合のエネルギー源は半導体を照射する光である。
もし光源として、太陽光の利用を考えるなら、この方法
は無限の太陽エネルギーを利用して水素を得る手段を与
えるものであるが、この場合の問題点はエネルギー変換
効率がｌ％以下で非常に低い事である。たしかに、太陽
エネルギーは地球上どこでも無償で利用出来る長所を持
つ反面、エネルギー密度が稀薄である事が大きな欠点で
ある。現実的な利用のためには素子の効率を上げて単位
面積当クのエネルギー捕捉め効率を増す事が必要である
。それ故、この発明の目的は無限に存在する太陽エネル
ギーを利用してできるだけ効率よく水素を発生させる水
素発生素子を提供することである。
このような目的を達成するため、この発明の基本的な構
成は、水と反応せずに酸化されにくくかつフェルミレベ
ルと禁止帯のエネルギ幅が１．２３ｅＶよりも大なるバ
ンドギャップを有するｎ型半導体膜を太陽電池の光照射
すべき面に化学的、且つ電気的に接続した状態で形成さ
れたもので、以下実施例を用いて説明する。第１図はこ
の発明の水素発生素子の一実施例を示す断面構成図であ
る。
成は、水と反応せずに酸化されにくくかつフェルミレベ
ルと禁止帯のエネルギ幅が１．２３ｅＶよりも大なるバ
ンドギャップを有するｎ型半導体膜を太陽電池の光照射
すべき面に化学的、且つ電気的に接続した状態で形成さ
れたもので、以下実施例を用いて説明する。第１図はこ
の発明の水素発生素子の一実施例を示す断面構成図であ
る。
同図においてｎ型半導体基板１があわ、この全表面はた
とえばボロンＢのようなＰ型不純物が拡散されてＰ型半
導体膜２が形成されている。また前記Ｐ型半導体層２の
上面には気相成長法あるいは反応スパツタリング方法等
で酸化チタン（ＴｉＯ２）膜３が形成されている。な訃
前記ｎ型半導体基板１の裏面には真空蒸着法、スパツタ
リング方法等でたとえばアルミニウム等からなる電極層
４が形成されている。そしてこのように力旺されたｎ型
半導体基板１は前記酸化チタン膜３の表面部を除いてた
とえば樹脂材５等で覆われている。次にこのように形成
された水素発生素子６を用いて水素を発生させる手段を
第２図を用いて以下説明する。
とえばボロンＢのようなＰ型不純物が拡散されてＰ型半
導体膜２が形成されている。また前記Ｐ型半導体層２の
上面には気相成長法あるいは反応スパツタリング方法等
で酸化チタン（ＴｉＯ２）膜３が形成されている。な訃
前記ｎ型半導体基板１の裏面には真空蒸着法、スパツタ
リング方法等でたとえばアルミニウム等からなる電極層
４が形成されている。そしてこのように力旺されたｎ型
半導体基板１は前記酸化チタン膜３の表面部を除いてた
とえば樹脂材５等で覆われている。次にこのように形成
された水素発生素子６を用いて水素を発生させる手段を
第２図を用いて以下説明する。
つまク同図に訃いて水１１が充たされた透光性の容器１
２があう、この容器１２内には、口部が前記水１１内に
浸つた状態で透光性の酸素収納容器１３訃よび水素収納
容器１４がと）つけられている。な訃この酸素収納容器
１３訃よび水素収納容器１４内は水が充たされているも
のである。さらに前記酸素収納容器１３内には前述した
水素発生素子６と、前記水素発生容器１４内には白金（
Ｐｔ）板１５とが配置され、前記白金板１５は水素発生
素子６の電極層４と導線１６によつて電気的に接続され
ている。一般にｎ型酸化チタン半導体と白金を導線等で
接続し、これらを水に浸した状態で前記ｎ型酸化チタン
半導体にある臨界波長よ）も短波長の光を照射すれば、
このｎ型酸化チタン半導体表面には電子一正孔対が発生
し、これが表面空間電荷層の作用で分離して、正孔は半
導体表面に、電子は半導体内部に向つて移動する。
２があう、この容器１２内には、口部が前記水１１内に
浸つた状態で透光性の酸素収納容器１３訃よび水素収納
容器１４がと）つけられている。な訃この酸素収納容器
１３訃よび水素収納容器１４内は水が充たされているも
のである。さらに前記酸素収納容器１３内には前述した
水素発生素子６と、前記水素発生容器１４内には白金（
Ｐｔ）板１５とが配置され、前記白金板１５は水素発生
素子６の電極層４と導線１６によつて電気的に接続され
ている。一般にｎ型酸化チタン半導体と白金を導線等で
接続し、これらを水に浸した状態で前記ｎ型酸化チタン
半導体にある臨界波長よ）も短波長の光を照射すれば、
このｎ型酸化チタン半導体表面には電子一正孔対が発生
し、これが表面空間電荷層の作用で分離して、正孔は半
導体表面に、電子は半導体内部に向つて移動する。
そしてこの表面に集積した正孔の電気化学的作用により
水が分解して白金板からは水素が発生することが知られ
ている。一方、光化学作用が無くとも二つの電極間に電
圧を加えれば水の電気分解によ）水素が発生する。そこ
で上記の方法で水の分解に寄与する電流通路に太陽電池
で外部から電圧を加えれば水素卦よび酸素の発生は促進
される。したがつて第２図に訃いて水素発生素子６に形
成されている酸化チタン膜３卦よびこの酸化チタン膜３
下のＰ型半導体層２面に太陽光を照射すると、酸化チタ
ン膜３よ）酸素が発生し、この発生はＰ型半導体層２＄
？よびｎ型半導体基板１から構成される太陽電池に生ず
る電流によジ促進される。
水が分解して白金板からは水素が発生することが知られ
ている。一方、光化学作用が無くとも二つの電極間に電
圧を加えれば水の電気分解によ）水素が発生する。そこ
で上記の方法で水の分解に寄与する電流通路に太陽電池
で外部から電圧を加えれば水素卦よび酸素の発生は促進
される。したがつて第２図に訃いて水素発生素子６に形
成されている酸化チタン膜３卦よびこの酸化チタン膜３
下のＰ型半導体層２面に太陽光を照射すると、酸化チタ
ン膜３よ）酸素が発生し、この発生はＰ型半導体層２＄
？よびｎ型半導体基板１から構成される太陽電池に生ず
る電流によジ促進される。
この場合、酸化チタン膜で吸収され、水素発生に有効に
働く光の波長は太陽光スペクトルの短波長側であシ、残
クの透過光が太陽電池に有効に吸収される。従来の半導
体の光化学作用を用いる方法の効率が低かつた主要な原
因の一つはスペクトル中の短波長部分しか利用せず、大
半のエネルギーを無駄にしていた事にあるので、この素
子を用いることによつて太陽エネルギーを従来よシ格段
に有効に利用できる。したがつてこのようにすれば効率
よく水素を発生させることができ、かつこの水素を発生
させる際のエネルギーは無限に存在する太陽エネルギー
を利用できる。
働く光の波長は太陽光スペクトルの短波長側であシ、残
クの透過光が太陽電池に有効に吸収される。従来の半導
体の光化学作用を用いる方法の効率が低かつた主要な原
因の一つはスペクトル中の短波長部分しか利用せず、大
半のエネルギーを無駄にしていた事にあるので、この素
子を用いることによつて太陽エネルギーを従来よシ格段
に有効に利用できる。したがつてこのようにすれば効率
よく水素を発生させることができ、かつこの水素を発生
させる際のエネルギーは無限に存在する太陽エネルギー
を利用できる。
またこのようにして得られた水素発生素子は、太陽電池
の光照射面に酸化チタン膜が形成されているので、限ら
れた面積で太陽電池を操作させかつ白金板よう水素を多
量に発生させることができる。
の光照射面に酸化チタン膜が形成されているので、限ら
れた面積で太陽電池を操作させかつ白金板よう水素を多
量に発生させることができる。
したがつてこの水素発生素子を複数個用いて水素を発生
させる場合、スペース上大きな効果を有する。本実施例
では太陽電池面に形成するｎ型半導体膜は酸化チタンに
してい．るが、これに限らずボロン燐（ＢＰ）、酸化亜
鉛（ＺｎＯ）６ガリウム燐（ＧａＰ）、ガリウム 素（
ＧａＡｓ）．．カドミウムセレン（ＣｄＳｅ）．．シリ
コン（Ｓｉ）でもよい。
させる場合、スペース上大きな効果を有する。本実施例
では太陽電池面に形成するｎ型半導体膜は酸化チタンに
してい．るが、これに限らずボロン燐（ＢＰ）、酸化亜
鉛（ＺｎＯ）６ガリウム燐（ＧａＰ）、ガリウム 素（
ＧａＡｓ）．．カドミウムセレン（ＣｄＳｅ）．．シリ
コン（Ｓｉ）でもよい。
要は水と反応せず、酸化さＴｌ．にくくかつフエルミレ
ペルと禁止帯とのエネルギ幅が１．２３ｅＶよジも大な
るバンドギヤツプを有するｎ型半導体ならばよい。この
ような材料は水に浸し対向電極との間を導線でつなぎ太
陽光を照射するのみでここから水素が発生する性質を有
しているからである。さらに本実施例では太陽電池の光
照射をすべき面になんら層を介在させたいで酸化チタン
膜を直接形成しているが、酸化シリコン等の透明な膜が
形成されててもよい。
ペルと禁止帯とのエネルギ幅が１．２３ｅＶよジも大な
るバンドギヤツプを有するｎ型半導体ならばよい。この
ような材料は水に浸し対向電極との間を導線でつなぎ太
陽光を照射するのみでここから水素が発生する性質を有
しているからである。さらに本実施例では太陽電池の光
照射をすべき面になんら層を介在させたいで酸化チタン
膜を直接形成しているが、酸化シリコン等の透明な膜が
形成されててもよい。
ただしこの場合、太陽電池の光照射をすべき面と酸化シ
リコンはスルホール技術等で電気的に接続されているこ
とが必要となる。以上述べたようにこの発明による水素
発生素子によれば、効率良く水素を発生させることがで
き、またこの水素を発生させる際のエネルギーは無限に
存在する太陽エネルギーを利用するものである。
リコンはスルホール技術等で電気的に接続されているこ
とが必要となる。以上述べたようにこの発明による水素
発生素子によれば、効率良く水素を発生させることがで
き、またこの水素を発生させる際のエネルギーは無限に
存在する太陽エネルギーを利用するものである。
第１図はこの発明による水素発生素子の一実施例を示す
断面構成図、第２図は前記水素発生素子を用いて水素を
発生する手段を説明する説明図である。 １・・・・・・ｎ型半導体基板、２・・・・・・Ｐ型半
導体層、３・・・・・・酸化チタン、４・・・・・・電
極層、５・・・・・・樹脂材、６・・・・・・水素発生
素子、１１・・・・・・水、１２・・・・・・容器、１
３・・・・・・酸素収納器、１４・・・・・・水素収納
器、１５・・・・・・白金、１６・・・・・・導線。
断面構成図、第２図は前記水素発生素子を用いて水素を
発生する手段を説明する説明図である。 １・・・・・・ｎ型半導体基板、２・・・・・・Ｐ型半
導体層、３・・・・・・酸化チタン、４・・・・・・電
極層、５・・・・・・樹脂材、６・・・・・・水素発生
素子、１１・・・・・・水、１２・・・・・・容器、１
３・・・・・・酸素収納器、１４・・・・・・水素収納
器、１５・・・・・・白金、１６・・・・・・導線。
Claims (1)
- １ 水と反応せず酸化されにくく、かつフェルミレベル
と禁止帯のエネルギ幅が１．２３Ｖよりも大なるバンド
ギャップを有するｎ型半導体膜を太陽電池の光照射すべ
き面に化学的、且つ電気的に接続した状態で形成されて
いることを特徴とする水素発生素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50089026A JPS5921958B2 (ja) | 1975-07-21 | 1975-07-21 | 水素発生素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50089026A JPS5921958B2 (ja) | 1975-07-21 | 1975-07-21 | 水素発生素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5212693A JPS5212693A (en) | 1977-01-31 |
| JPS5921958B2 true JPS5921958B2 (ja) | 1984-05-23 |
Family
ID=13959388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50089026A Expired JPS5921958B2 (ja) | 1975-07-21 | 1975-07-21 | 水素発生素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5921958B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015004120A (ja) * | 2013-05-21 | 2015-01-08 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 二酸化炭素を還元する方法、二酸化炭素還元セル及び二酸化炭素還元装置 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58166680A (ja) * | 1982-03-29 | 1983-10-01 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置 |
| JPH0650783B2 (ja) * | 1982-03-29 | 1994-06-29 | 株式会社半導体エネルギ−研究所 | 光発電装置 |
| JP6715172B2 (ja) * | 2016-12-05 | 2020-07-01 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光電極の製造方法 |
-
1975
- 1975-07-21 JP JP50089026A patent/JPS5921958B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015004120A (ja) * | 2013-05-21 | 2015-01-08 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 二酸化炭素を還元する方法、二酸化炭素還元セル及び二酸化炭素還元装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5212693A (en) | 1977-01-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3925212A (en) | Device for solar energy conversion by photo-electrolytic decomposition of water | |
| Archer | Electrochemical aspects of solar energy conversion | |
| Gerischer | Electrochemical photo and solar cells principles and some experiments | |
| US4094751A (en) | Photochemical diodes | |
| Maruska et al. | Photocatalytic decomposition of water at semiconductor electrodes | |
| Butler et al. | Principles of photoelectrochemical, solar energy conversion | |
| Weber et al. | Splitting water with semiconducting photoelectrodes—Efficiency considerations | |
| US4626322A (en) | Photoelectrochemical preparation of a solid-state semiconductor photonic device | |
| TW200952189A (en) | Porous silicon quantum dot photodetector | |
| Anderson et al. | Becquerel effect solar cell | |
| US4492811A (en) | Heterojunction photovoltaic device | |
| Heller | Electrochemical solar cells | |
| Jayadevaiah | Semiconductor‐electrolyte interface devices for solar energy conversion | |
| US3271198A (en) | Electrolytic semiconductor photocell | |
| Nakato et al. | Efficient photoelectrochemical conversion of solar energy with N-type silicon semiconductor electrodes surface-doped with IIIA-Group elements | |
| JPS5921958B2 (ja) | 水素発生素子 | |
| Mickey | Solar photovoltaic cells | |
| US4266338A (en) | Method of manufacturing photoelectrochemical cell | |
| Herrasti et al. | Photocurrent doubling during the oxidation of formic acid at n-CdS: an investigation by intensity modulated photocurrent spectroscopy | |
| US4637969A (en) | Photoelectro-chemical cell for conversion of solar energy to electricity and method of its manufacture | |
| US4352868A (en) | Double photoelectrochemical cell for conversion of solar energy to electricity | |
| US4608750A (en) | Preparation of photovoltaic device by electrochemical deposition | |
| Tien et al. | Hydrogen production from water by semiconductor septum electrochemical photovoltaic cell using visible light | |
| McDevItt | Photoelectrochemical solar cells | |
| Wang et al. | Stable cycling behavior of the light invariant AlGaAs/Si/metal hydride solar cell |