JPS5953354B2 - 水の光分解による水素の製造方法 - Google Patents
水の光分解による水素の製造方法Info
- Publication number
- JPS5953354B2 JPS5953354B2 JP53081643A JP8164378A JPS5953354B2 JP S5953354 B2 JPS5953354 B2 JP S5953354B2 JP 53081643 A JP53081643 A JP 53081643A JP 8164378 A JP8164378 A JP 8164378A JP S5953354 B2 JPS5953354 B2 JP S5953354B2
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- Japan
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- electrolytic
- electrode
- light
- hydrogen
- semiconductor
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- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は水を光で分解して水素を製造する方法に係る。
近年、無公害であることと省エネルギーを図ることの観
点から、水素をエネルギー源として用いることが注目さ
れている。
点から、水素をエネルギー源として用いることが注目さ
れている。
それゆえ太陽光を利用して水素を製造することは、枯渇
する化石燃料に替る新しいエネルギー源ともなる。従来
水を光分解するシステムとしては、ＴｉＯ２等の半導体
電極を用いるか、またはＦｅ’゛／Ｆｅ”゛、Ｃｅ”゛
／Ｃｅ゜゛等のレドックス系を媒体として二段階で行う
こと等が考えられている。前者にあつては、半導体のバ
ンドキャップが大きく太陽光を利用するうえで充分では
ないとか（Ｔｉ０。、ＳｒＴｉＯ、等はバンドギャップ
が３．０ｅＶ以上で、これは４１５ｎｍの光に相当し、
太陽光にはこれ以下の光が２％程度含まれるだけである
）、またはバンドギャップの小さなＣｄＳ、ＧａＡｓ等
では光照射時に生じた電子あるいは正孔と反応して溶解
してしまう等の問題がある。後者では、二つの段階での
量子収率の違いもあつて水素を効率良く得ることが出来
ない等の問題がある。本発明は従来手段の有する上述の
問題点を除くことを目的としたものであり、可視光から
赤外迄の１０００ｎｍ以下の光を広範囲に利用出来、太
陽光を有効に活用すべくなしたもので、Ａｇ２Ｓ、Ｈｇ
Ｓ等の半導体電極を受光部としに、Ｆｅ（ＣＮ）Ｏ／に
４Ｆｅ（ＣＮ）６等のレドックス系を媒体とした二つの
電解系のうち一方の電解系の半導体電極面に光を当てて
還元体の酸化下に該半導体電極の対極として設けた金属
電極で水素を発生させ、他方の電解系の半導体電極面に
光を当てて酸素を発生させ、該半導体電極の対極として
設けた金属電極で還元体を再成させることを特徴とする
ものである。
する化石燃料に替る新しいエネルギー源ともなる。従来
水を光分解するシステムとしては、ＴｉＯ２等の半導体
電極を用いるか、またはＦｅ’゛／Ｆｅ”゛、Ｃｅ”゛
／Ｃｅ゜゛等のレドックス系を媒体として二段階で行う
こと等が考えられている。前者にあつては、半導体のバ
ンドキャップが大きく太陽光を利用するうえで充分では
ないとか（Ｔｉ０。、ＳｒＴｉＯ、等はバンドギャップ
が３．０ｅＶ以上で、これは４１５ｎｍの光に相当し、
太陽光にはこれ以下の光が２％程度含まれるだけである
）、またはバンドギャップの小さなＣｄＳ、ＧａＡｓ等
では光照射時に生じた電子あるいは正孔と反応して溶解
してしまう等の問題がある。後者では、二つの段階での
量子収率の違いもあつて水素を効率良く得ることが出来
ない等の問題がある。本発明は従来手段の有する上述の
問題点を除くことを目的としたものであり、可視光から
赤外迄の１０００ｎｍ以下の光を広範囲に利用出来、太
陽光を有効に活用すべくなしたもので、Ａｇ２Ｓ、Ｈｇ
Ｓ等の半導体電極を受光部としに、Ｆｅ（ＣＮ）Ｏ／に
４Ｆｅ（ＣＮ）６等のレドックス系を媒体とした二つの
電解系のうち一方の電解系の半導体電極面に光を当てて
還元体の酸化下に該半導体電極の対極として設けた金属
電極で水素を発生させ、他方の電解系の半導体電極面に
光を当てて酸素を発生させ、該半導体電極の対極として
設けた金属電極で還元体を再成させることを特徴とする
ものである。
以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。
電解系Ｉはガラス製の電解槽１、２から形成されており
、電解槽１にはＡｇ。
、電解槽１にはＡｇ。
ＳあるいはＨｇＳのごとき硫化物からなる半導体電極５
が、一方電解槽２には白金あるいはカーボン等の不溶性
電極６が挿入されている。また電解槽１と２との間には
、水素イオンを通す陽イオン透過膜たるカチオン透過膜
７が取り付けられている。電解系１１はガラス製の電解
槽３，４から形成されており、電解槽３にはＡｇ２Ｓあ
るいはＨｇＳのごとき硫化物からなる半導体電極８が、
一方電解槽４には白金あるいはカーボン等の不溶性電極
９が挿入されている。
が、一方電解槽２には白金あるいはカーボン等の不溶性
電極６が挿入されている。また電解槽１と２との間には
、水素イオンを通す陽イオン透過膜たるカチオン透過膜
７が取り付けられている。電解系１１はガラス製の電解
槽３，４から形成されており、電解槽３にはＡｇ２Ｓあ
るいはＨｇＳのごとき硫化物からなる半導体電極８が、
一方電解槽４には白金あるいはカーボン等の不溶性電極
９が挿入されている。
また電解槽３と４の間には水素イオンを通すカチオン透
過膜１０が取り付けられている。電解槽１と４の間には
循環ラインを形成する配管１３，１４が取り付けられて
いる。
過膜１０が取り付けられている。電解槽１と４の間には
循環ラインを形成する配管１３，１４が取り付けられて
いる。
また電解槽２にはＨ２Ｏを供給する配管１６とＨ２を排
出する配管１７が取り付けられており、電解槽３にはＨ
２Ｏを供給する配管１８と０２を排出する配管１９が取
り付けられている。電解槽１、配管１３、電解槽４、配
管１４から形成された循環ライン内には、０．０５モル
Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）．−、”０．０５モルＫ４Ｆｅ（ＣＮ
）６濃度の゛酸性水溶液が入つでおり、電解槽２，３に
は酸性水溶液が収納され、且つ配管１６，１８から適宣
原料として水を供給し得るように形成されている。
出する配管１７が取り付けられており、電解槽３にはＨ
２Ｏを供給する配管１８と０２を排出する配管１９が取
り付けられている。電解槽１、配管１３、電解槽４、配
管１４から形成された循環ライン内には、０．０５モル
Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）．−、”０．０５モルＫ４Ｆｅ（ＣＮ
）６濃度の゛酸性水溶液が入つでおり、電解槽２，３に
は酸性水溶液が収納され、且つ配管１６，１８から適宣
原料として水を供給し得るように形成されている。
なお図中１１，１２は半導体電極と対極をつなぐ外部回
路、２０，２１は光を当てる方向を示す。原料溶液はポ
ンプ１５によつてライン内を循環せしめられている。光
照射時での系の反応は以下の通りである。
路、２０，２１は光を当てる方向を示す。原料溶液はポ
ンプ１５によつてライン内を循環せしめられている。光
照射時での系の反応は以下の通りである。
電解系１（Ｈ２発生系）以上の反応が進行し、電解系１
では と水素を発生する。
では と水素を発生する。
電解槽１内の半導体電極５に光が当たると半導体内で電
子と正孔が生じ正孔は半導体表面に達してＦｅ（ＣＮ）
６←→Ｆｅ（ＣＮ）６３−＋ｅ−とＦｅ（ＣＮ）６４−
から電子を受け取り酸化する。
子と正孔が生じ正孔は半導体表面に達してＦｅ（ＣＮ）
６←→Ｆｅ（ＣＮ）６３−＋ｅ−とＦｅ（ＣＮ）６４−
から電子を受け取り酸化する。
電子は外部回路１１を通つて対極へ行き水素を発生する
。溶液内では水素イオンが電解槽１から電解槽２へと電
価を運ぶ。電解槽１で生じたＫ３Ｆｅ（ＣＮ）６とＫＯ
Ｈは循環ラインを通じて電解槽３へ行く。電解系１１（
０２発生系） 以上の反応が進行し電解系１１では Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）６＋ＫＯＨ−＋Ｋ４Ｆｅ（ＣＮ）６＋
１／２Ｈ２０＋１／４０２と酸素を発生する。
。溶液内では水素イオンが電解槽１から電解槽２へと電
価を運ぶ。電解槽１で生じたＫ３Ｆｅ（ＣＮ）６とＫＯ
Ｈは循環ラインを通じて電解槽３へ行く。電解系１１（
０２発生系） 以上の反応が進行し電解系１１では Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）６＋ＫＯＨ−＋Ｋ４Ｆｅ（ＣＮ）６＋
１／２Ｈ２０＋１／４０２と酸素を発生する。
電解槽４で半導体電極に光があたると前述と同じ作用で
１／２Ｈ２０→Ｈ＋＋１／４０２＋ｅ一 と水が酸化されて酸素が発生し、電子が外部回路１２を
通つて対極へ行きＦｅ（ＣＮ）６３−＋ｅ−→Ｆｅ（Ｃ
Ｎ）とと電解槽１で消費されたＦｅ（ＣＮ）６４−を再
生する。
１／２Ｈ２０→Ｈ＋＋１／４０２＋ｅ一 と水が酸化されて酸素が発生し、電子が外部回路１２を
通つて対極へ行きＦｅ（ＣＮ）６３−＋ｅ−→Ｆｅ（Ｃ
Ｎ）とと電解槽１で消費されたＦｅ（ＣＮ）６４−を再
生する。
溶液内では水素イオンが電解槽４から電解槽３へ電価を
運ぶ。
運ぶ。
結局電解系１と１１を結合した全体の系においては光分
解反応で水から水素と酸素が生成されたことになる。
上記具体例を次に示す。半導体電極５，８をＡｇ２Ｓ製
でその面積を４Ｘ４ａｆｆ、電極６，９を白金製でその
面積を２×２ａｎＩとした場合、太陽光（７４０Ｗ／ｍ
りに対して水素の発生量は９ｃｃ／Ｈｒであり、このシ
ステムにおいては変換効率が２％をこえた。半導体電極
としてＡｇ２Ｓを使用する場合Ａｇ板を陽極として０．
１モルＮａ２ｓＯ４、０．１モルＮａ２ｓ濃度の電解質
水溶液中で定電流電解で作製したものを用いた。
解反応で水から水素と酸素が生成されたことになる。
上記具体例を次に示す。半導体電極５，８をＡｇ２Ｓ製
でその面積を４Ｘ４ａｆｆ、電極６，９を白金製でその
面積を２×２ａｎＩとした場合、太陽光（７４０Ｗ／ｍ
りに対して水素の発生量は９ｃｃ／Ｈｒであり、このシ
ステムにおいては変換効率が２％をこえた。半導体電極
としてＡｇ２Ｓを使用する場合Ａｇ板を陽極として０．
１モルＮａ２ｓＯ４、０．１モルＮａ２ｓ濃度の電解質
水溶液中で定電流電解で作製したものを用いた。
また銅板上に銀を電析させその後上記の方法でＡｇ２Ｓ
を作製したものを用いた場合も同じ結果が得られた。本
発明は上記実施例に限定されるものではなく、Ｆｅ３＋
／Ｆｅ２＋等の他のレドツクス系を媒体として用いるこ
とができる。
を作製したものを用いた場合も同じ結果が得られた。本
発明は上記実施例に限定されるものではなく、Ｆｅ３＋
／Ｆｅ２＋等の他のレドツクス系を媒体として用いるこ
とができる。
本発明に係る水の光分解による水素の製造法は上述のご
とき構成であるから、下記のごとき種々の優れた効果を
奏し得る。
とき構成であるから、下記のごとき種々の優れた効果を
奏し得る。
ＩＦｅ（ＣＮ）６３−／Ｆｅ（ＣＮ）６４一等のレドツ
クス系を媒体として水の二段階分解を行なうので媒体は
再生され、原料補給は水のみで浪い。
クス系を媒体として水の二段階分解を行なうので媒体は
再生され、原料補給は水のみで浪い。
１１広い範囲の光（４００〜１０００ｎｍ）を利用する
ことが出来るので、太陽光エネルギーの有効利用が可能
である。
ことが出来るので、太陽光エネルギーの有効利用が可能
である。
１１１光照射時に半導体の劣化が起こらない。
ＩｖＡｇ２Ｓ半導体を任意の大きさに製造可能でしかも
容易に安価で作製できる。
容易に安価で作製できる。
図は本発明の水の光分解による水素の製造方法の説明図
である。 図中、１，２，３，４は電解槽、５，８は半導体電極、
６，９は不溶性電極、７はカチオン透過膜、１０はカチ
オン透過膜、１１，１２は外部回路を示す。
である。 図中、１，２，３，４は電解槽、５，８は半導体電極、
６，９は不溶性電極、７はカチオン透過膜、１０はカチ
オン透過膜、１１，１２は外部回路を示す。
Claims (1)
- １ Ａｇ＿２ＳあるいはＨｇＳの硫化物半導体電極を受
光部としてＫ＿３Ｆｅ（ＣＮ）＿６／Ｋ＿４Ｆｅ（ＣＮ
）＿６等のレドックス系を媒体とした二つの電解系のう
ち一方の電解系の半導体電極面に光を当てて還元体の酸
化下に該半導体電極の対極で水素を発生させ、他方の電
解系の半導体電極面に光を当てて酸素を発生せしめ、該
半導体電極の対極で還元体を再成することを特徴とする
水の光分解による水素の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53081643A JPS5953354B2 (ja) | 1978-07-05 | 1978-07-05 | 水の光分解による水素の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53081643A JPS5953354B2 (ja) | 1978-07-05 | 1978-07-05 | 水の光分解による水素の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS558476A JPS558476A (en) | 1980-01-22 |
| JPS5953354B2 true JPS5953354B2 (ja) | 1984-12-24 |
Family
ID=13752012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53081643A Expired JPS5953354B2 (ja) | 1978-07-05 | 1978-07-05 | 水の光分解による水素の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5953354B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63279240A (ja) * | 1987-05-11 | 1988-11-16 | Fuji Photo Film Co Ltd | 写真焼付用マスク装置 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6220889A (ja) * | 1985-07-18 | 1987-01-29 | Terukazu Suzuki | 自然力利用発電電解法による補助燃料製造とその利用法 |
| JPS63291881A (ja) * | 1987-05-22 | 1988-11-29 | Inax Corp | 透水性多孔質陶磁器材料及びその製造方法 |
| JPS6424079A (en) * | 1987-07-17 | 1989-01-26 | Inax Corp | Porous ceramic material |
-
1978
- 1978-07-05 JP JP53081643A patent/JPS5953354B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63279240A (ja) * | 1987-05-11 | 1988-11-16 | Fuji Photo Film Co Ltd | 写真焼付用マスク装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS558476A (en) | 1980-01-22 |
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