JPS5937350B2 - 高純度水素発生装置 - Google Patents
高純度水素発生装置Info
- Publication number
- JPS5937350B2 JPS5937350B2 JP52015960A JP1596077A JPS5937350B2 JP S5937350 B2 JPS5937350 B2 JP S5937350B2 JP 52015960 A JP52015960 A JP 52015960A JP 1596077 A JP1596077 A JP 1596077A JP S5937350 B2 JPS5937350 B2 JP S5937350B2
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- JP
- Japan
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- hydrogen
- cathode
- anode
- tank
- hydrogen generator
- 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
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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
- 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
-
- 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
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、太陽光を用いた光半導体電極による高純度
水素発生装置に関する。
水素発生装置に関する。
現在、太陽エネルギーの有効利用という観点から、酸化
チタン等の光半導体電極を用いて、太陽光によつて水を
酸素と水素とに分解し、得られた水素を燃料として利用
する研究が進められている。
チタン等の光半導体電極を用いて、太陽光によつて水を
酸素と水素とに分解し、得られた水素を燃料として利用
する研究が進められている。
これは、いわゆる「本多、藤嶋、効果」と呼ぱれる原理
を応用するものであつて、以下、第１図に基づいて説明
する。酸化チタン等の光半導体素子より成る陽極１と、
白金より成る陰極２とが、外部負荷３を介して導線４で
接続され、溶液層５内の電解質溶液中に配設されている
。
を応用するものであつて、以下、第１図に基づいて説明
する。酸化チタン等の光半導体素子より成る陽極１と、
白金より成る陰極２とが、外部負荷３を介して導線４で
接続され、溶液層５内の電解質溶液中に配設されている
。
溶液槽５は、隔膜６によつて隔てられた陽極槽５ａと陰
極槽５ｂとから成り、陽極槽５ａには、太陽光を透過さ
せて陽極に光を照射するためのパイレックス・ガラス板
７が設けられている。
極槽５ｂとから成り、陽極槽５ａには、太陽光を透過さ
せて陽極に光を照射するためのパイレックス・ガラス板
７が設けられている。
溶液槽５内の電解質水溶液は、水素の発生効率を上げる
ため、陽極槽５ａ内をアルカリ性水溶液、陰極槽５ｂ内
を酸性水溶液としてある。この状態で、酸化チタン等の
光半導体素子よレ成る陽極１にパイレックス・ガラス板
７を通して太陽光（れν）を照射すると半導体の価電子
帯にある電子は光励起されて伝導帯に至り、外部負荷３
を通つて白金より成る陰極２に流れ込む。
ため、陽極槽５ａ内をアルカリ性水溶液、陰極槽５ｂ内
を酸性水溶液としてある。この状態で、酸化チタン等の
光半導体素子よレ成る陽極１にパイレックス・ガラス板
７を通して太陽光（れν）を照射すると半導体の価電子
帯にある電子は光励起されて伝導帯に至り、外部負荷３
を通つて白金より成る陰極２に流れ込む。
陰極２に流入した電子は、陰極槽５ｂ内の電解質溶液中
のＨ＋イオンと反応してＨ＋＋ｅ−→１／２Ｈ２↑とな
υ、陰極２に水素を発生する。この発生した水素は水上
置換によつて水素補集管８内に貯わえられる。一方、電
子を除去された半導体（陽極１）は、価電子帯にプラス
電荷を持づたホール（１）を持ち、このホールが水と反
応してＨ２Ｏ＋ ２（ｆ）→１／２００↑＋Ｈ＋となり
、陽極１から酸素が発生する。
のＨ＋イオンと反応してＨ＋＋ｅ−→１／２Ｈ２↑とな
υ、陰極２に水素を発生する。この発生した水素は水上
置換によつて水素補集管８内に貯わえられる。一方、電
子を除去された半導体（陽極１）は、価電子帯にプラス
電荷を持づたホール（１）を持ち、このホールが水と反
応してＨ２Ｏ＋ ２（ｆ）→１／２００↑＋Ｈ＋となり
、陽極１から酸素が発生する。
この発生した酸素は水素と同様に水上置換によつて酸素
補集管９内に貯わえられる。ところで、この装置におい
て得られる水素ガスは、水上置換により補集されるため
に、水蒸気及び電解質酪液中に爵存する酸素等を含んで
おり、例えば燃料電池の燃料源となる高純度の水素ガス
を得ることができなかつた。
補集管９内に貯わえられる。ところで、この装置におい
て得られる水素ガスは、水上置換により補集されるため
に、水蒸気及び電解質酪液中に爵存する酸素等を含んで
おり、例えば燃料電池の燃料源となる高純度の水素ガス
を得ることができなかつた。
この発明は、かかる点に鑑み提案されたもので、水素発
生極である陰極を、水素補集用の気体室を隔成する水素
透過性の金属膜で構成することによつて、高純度の水素
を直接的に補集するようにした高純度水素発生装置を提
供することを目的とする。
生極である陰極を、水素補集用の気体室を隔成する水素
透過性の金属膜で構成することによつて、高純度の水素
を直接的に補集するようにした高純度水素発生装置を提
供することを目的とする。
以下添附図面の第３図に基づいて、この発明の一実施態
様を説明する。
様を説明する。
第３図において、酸化チタンより成る陽極１０と、水素
透過性の優れたパラジウム一銀合金膜１１ａより成る陰
極１１とが、スイツチ１２及び可変抵抗１３を介して導
線１４で接続され、更に陰極１１の片側には、発生水素
と電解質水酪液とを分離して発生水素だけを直接的に補
集するように、陰極１１を構成する合金膜１１ａで隔成
された気体室１５が設けられている。
透過性の優れたパラジウム一銀合金膜１１ａより成る陰
極１１とが、スイツチ１２及び可変抵抗１３を介して導
線１４で接続され、更に陰極１１の片側には、発生水素
と電解質水酪液とを分離して発生水素だけを直接的に補
集するように、陰極１１を構成する合金膜１１ａで隔成
された気体室１５が設けられている。
これら陽極１０と陰極１１とは、醇液槽１６内の電解質
醇液中に配置されており、洛液槽１６は隔膜１７によつ
て陽極槽１７ａと、陰極槽１７ｂとに画成されている。
醇液中に配置されており、洛液槽１６は隔膜１７によつ
て陽極槽１７ａと、陰極槽１７ｂとに画成されている。
陽極槽１７ａには、太陽光を透過させて陽極に光を照射
するためのパイレツクス・ガラス板１８が設けられてお
り、陽極槽１７ａ内の電解質水酪液は、アルカリ性水？
液（例えば０．１〜５ＮのＮａ−０Ｈ洛液）である。
するためのパイレツクス・ガラス板１８が設けられてお
り、陽極槽１７ａ内の電解質水酪液は、アルカリ性水？
液（例えば０．１〜５ＮのＮａ−０Ｈ洛液）である。
また陰極槽１７ｂ内の電解質水溶液は、酸性水溶液（例
えば０．１〜５Ｎ＜７）Ｈ２ＳＯ４醇液）である。
えば０．１〜５Ｎ＜７）Ｈ２ＳＯ４醇液）である。
この状態で、パイレツクス・ガラス板１８を通して、太
陽光ｈνを酸化チタンの光半導体素子より成る陽極１０
に照射すると、半導体の価電子帯にある電子が光励起さ
れて伝導体にたまる。この時、スイツチ１２を閉じると
、可変抵抗器１３の抵抗値に化じて、電子が水素透過性
のパラジウム−銀合金膜１１ａより成る陰極１１に流れ
込む。陰極１１に流れ込んだ電子は、電解質水爵液（酸
性水緋液）中のＨ＋イオンと反応してＨ＋＋ｅ−→Ｈと
なり、発生水素原子Ｈは原子同志が結合して分子になる
前にパラジウム一銀合金膜１１ａに吸着される。なお、
陰極槽内の電解質水醇液中に１０−４みｑ〜１０−２ｆ
！／ｌの濃度範囲のチオ尿素を加えることにより、爵液
側の陰極表面での原子同志の結合を抑制し、パラジウム
一銀合金膜１１ａの水素原子の吸着作用を助成すること
ができる。
陽光ｈνを酸化チタンの光半導体素子より成る陽極１０
に照射すると、半導体の価電子帯にある電子が光励起さ
れて伝導体にたまる。この時、スイツチ１２を閉じると
、可変抵抗器１３の抵抗値に化じて、電子が水素透過性
のパラジウム−銀合金膜１１ａより成る陰極１１に流れ
込む。陰極１１に流れ込んだ電子は、電解質水爵液（酸
性水緋液）中のＨ＋イオンと反応してＨ＋＋ｅ−→Ｈと
なり、発生水素原子Ｈは原子同志が結合して分子になる
前にパラジウム一銀合金膜１１ａに吸着される。なお、
陰極槽内の電解質水醇液中に１０−４みｑ〜１０−２ｆ
！／ｌの濃度範囲のチオ尿素を加えることにより、爵液
側の陰極表面での原子同志の結合を抑制し、パラジウム
一銀合金膜１１ａの水素原子の吸着作用を助成すること
ができる。
パラジウム一銀合金膜１１ａに吸着された水素原子は、
膜内を拡散透過して、気体室１５側の陰極表面に至り、
この面で水素原子同志が再結合して水素分子となり、水
素ガスだけが気体室１５に補集される。従つて気体室側
の陰極表面に電着等の方法で数原子層の白金を付着させ
ておけば、白金の触媒作用により、陰極表面での水素原
子同志の再結合を促進させ、水素ガスの発生効率を上げ
ることができる。気体室１５内に補集された水素ガスは
、バルブ１９とバルブ２０との間にある水素貯蔵タンク
２１に貯わえられる。こうして得られた水素ガスは、水
上置換によつて得られる水素ガスと異なり、直接水洛液
中を通つていないため、水蒸気や酸素を含んでおらず、
高純度の水素ガスである。一方、陽極１０においては、
半導体の価電子帯にあるホールと水とが反応して酸素が
発生し、得られた酸素はバルブ２２とバルブ２３との間
に設けられた酸素貯蔵タンク２４に貯わえられる。
膜内を拡散透過して、気体室１５側の陰極表面に至り、
この面で水素原子同志が再結合して水素分子となり、水
素ガスだけが気体室１５に補集される。従つて気体室側
の陰極表面に電着等の方法で数原子層の白金を付着させ
ておけば、白金の触媒作用により、陰極表面での水素原
子同志の再結合を促進させ、水素ガスの発生効率を上げ
ることができる。気体室１５内に補集された水素ガスは
、バルブ１９とバルブ２０との間にある水素貯蔵タンク
２１に貯わえられる。こうして得られた水素ガスは、水
上置換によつて得られる水素ガスと異なり、直接水洛液
中を通つていないため、水蒸気や酸素を含んでおらず、
高純度の水素ガスである。一方、陽極１０においては、
半導体の価電子帯にあるホールと水とが反応して酸素が
発生し、得られた酸素はバルブ２２とバルブ２３との間
に設けられた酸素貯蔵タンク２４に貯わえられる。
以上、陽極に酸化チタンを用いて、爵液槽が陽極槽と陰
極槽の２槽に分かれている場合について説明してきたが
、陽極として太陽電池極上に酸化チタンを化学蒸着させ
た・・イブリツド電極を用いれば効率が良いため２槽に
しなくても良い。この発明は、上記のように従来装置の
ように水素を精製する装置を必髪とぜず、太陽光を照射
して発生さぜた水素をただちに高純度水素ガスとして取
出せるという効果がある。
極槽の２槽に分かれている場合について説明してきたが
、陽極として太陽電池極上に酸化チタンを化学蒸着させ
た・・イブリツド電極を用いれば効率が良いため２槽に
しなくても良い。この発明は、上記のように従来装置の
ように水素を精製する装置を必髪とぜず、太陽光を照射
して発生さぜた水素をただちに高純度水素ガスとして取
出せるという効果がある。
第１図は、従来装置の概略構成図、第２図は、半導体の
光励起作用を示す説明図、第３図はこの発明の概略構成
図である。 １０・・・陽極、１１・・・陰極、１１ａ・・・パラジ
ウム−銀合金膜、１２・・・スイツチ、１３・・・町変
抵抗、１４・・・導線、１５・・・気体室、１６・・・
洛液槽、１７ａ・・・陽極槽、１７ｂ・・・陰極槽、１
８・・・パイ、レツクス・ガラス板、１９・・・バルブ
、２０・・・バルプ、２１・・・水素貯蔵タンク、２２
・・・バルブ、２３・・・バルブ、２４・・・酸素貯蔵
タンク。
光励起作用を示す説明図、第３図はこの発明の概略構成
図である。 １０・・・陽極、１１・・・陰極、１１ａ・・・パラジ
ウム−銀合金膜、１２・・・スイツチ、１３・・・町変
抵抗、１４・・・導線、１５・・・気体室、１６・・・
洛液槽、１７ａ・・・陽極槽、１７ｂ・・・陰極槽、１
８・・・パイ、レツクス・ガラス板、１９・・・バルブ
、２０・・・バルプ、２１・・・水素貯蔵タンク、２２
・・・バルブ、２３・・・バルブ、２４・・・酸素貯蔵
タンク。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 光照射により超電力を発生する光半導体素子から成
る陽極と、水素補集用の気体室を隔成する水素透過性金
属膜とから成る陰極とを電気的の接続し、該陽極と陰極
とを水溶槽内に配設し、前記陽極に光を照射することに
より、気体室側の陰極面に金属膜内を拡散透過して発生
する水素を気体室に補集するように構成したことを特徴
とする高純度水素発生装置。 ２ 光半導体素子が酸化チタンである特許請求の範囲第
１項に記載の高純度水素発生装置。 ３ 光半導体素子が、太陽電池極上に酸化チタンを化学
蒸着させたハイブリツド電極である特許請求の範囲第１
項に記載の高純度水素発生装置。 ４ 水素透過性金属膜がパラジウム−銀合金膜である特
許請求の範囲第１項から第３項のうちいずれか１つに記
載の高純度水素発生装置。 ５ 水素透過性金属膜が、気体室側の面に数原子層の白
金を付着させたパラジウム−銀合金膜である特許請求の
範囲第１項から第３項のうちいずれか１つに記載の高純
度水素発生装置。 ６ 溶液層が隔膜によつて２槽に分割された溶液槽であ
つて、一方の槽に陽極、他方の槽に陰極を設けて構成さ
れる特許請求の範囲第１項から第５項のいずれか１つに
記載の高純度水素発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52015960A JPS5937350B2 (ja) | 1977-02-16 | 1977-02-16 | 高純度水素発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52015960A JPS5937350B2 (ja) | 1977-02-16 | 1977-02-16 | 高純度水素発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53100988A JPS53100988A (en) | 1978-09-02 |
| JPS5937350B2 true JPS5937350B2 (ja) | 1984-09-08 |
Family
ID=11903286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52015960A Expired JPS5937350B2 (ja) | 1977-02-16 | 1977-02-16 | 高純度水素発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5937350B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10007480A1 (de) * | 2000-02-18 | 2001-08-23 | Provera Ges Fuer Projektierung | Bipolare Elektrode mit Halbleiterbeschichtung und damit verbundenes Verfahren zur elektrolytischen Wasserspaltung |
-
1977
- 1977-02-16 JP JP52015960A patent/JPS5937350B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS53100988A (en) | 1978-09-02 |
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