JPS6346155B2 - - Google Patents
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- JPS6346155B2 JPS6346155B2 JP60064850A JP6485085A JPS6346155B2 JP S6346155 B2 JPS6346155 B2 JP S6346155B2 JP 60064850 A JP60064850 A JP 60064850A JP 6485085 A JP6485085 A JP 6485085A JP S6346155 B2 JPS6346155 B2 JP S6346155B2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/50—Processes
- C25B1/55—Photoelectrolysis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
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- C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
- C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
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- C25B11/075—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of a single catalytic element or catalytic compound
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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
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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
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/133—Renewable energy sources, e.g. sunlight
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、特に、太陽光等の光エネルギを利
用し、そのエネルギで直接水または電解液を電気
分解することにより、水素及び酸素を製造するた
めに使用する光電気化学反応用電極に関する。
用し、そのエネルギで直接水または電解液を電気
分解することにより、水素及び酸素を製造するた
めに使用する光電気化学反応用電極に関する。
現在、エネルギ資源の枯渇の問題に直面し、各
種分野で新たなエネルギ源の開発が進められてい
る。そのうち、ガスの化学反応を利用して直接電
気エネルギを得る燃料電池は、クリーンなエネル
ギ源として期待されている。
種分野で新たなエネルギ源の開発が進められてい
る。そのうち、ガスの化学反応を利用して直接電
気エネルギを得る燃料電池は、クリーンなエネル
ギ源として期待されている。
たとえば、水素（H2）を酸素（O2）と反応さ
せて電気エネルギを得る方法があるが、この場
合、いかに低コストで効率よくH2及びO2を得る
かが問題となる。
せて電気エネルギを得る方法があるが、この場
合、いかに低コストで効率よくH2及びO2を得る
かが問題となる。
その一手段として、半導体と溶液との界面にお
ける反応を利用することが考えられている。この
反応は、溶液中に浸漬した電極に光を照射するこ
とにより、励起された電子と正孔が界面を通つて
溶液中の酸化還元系に移動することによつて起
る。この場合、電子・正孔が移動するかどうか
は、電極の価電子帯及び伝導帯のエネルギ位置
と、溶液中のイオンあるいは分子の酸化環元電位
との相対的な位置関係によつて決る。
ける反応を利用することが考えられている。この
反応は、溶液中に浸漬した電極に光を照射するこ
とにより、励起された電子と正孔が界面を通つて
溶液中の酸化還元系に移動することによつて起
る。この場合、電子・正孔が移動するかどうか
は、電極の価電子帯及び伝導帯のエネルギ位置
と、溶液中のイオンあるいは分子の酸化環元電位
との相対的な位置関係によつて決る。
そして、溶液と接した判導体表面の伝導帯位置
をフラツトバンドポテンシヤルと呼んでおり、外
部から電界をかけることなしに、光照射のみによ
つて前述した反応を生起させるためには、電極表
面が負に帯電し、前記フラツトバンドポテンシヤ
ルが負方向に押し上げられていることが必要とな
る。
をフラツトバンドポテンシヤルと呼んでおり、外
部から電界をかけることなしに、光照射のみによ
つて前述した反応を生起させるためには、電極表
面が負に帯電し、前記フラツトバンドポテンシヤ
ルが負方向に押し上げられていることが必要とな
る。
第１図に、PH＝７の水溶液中のバルク状態にお
ける各種材料のフラツトバンドポテンシヤルを示
す。図中、上、下の破線で示す電位は、水溶液
（H2O）からのH2およびO2の発生する電位を示す
ものである。
ける各種材料のフラツトバンドポテンシヤルを示
す。図中、上、下の破線で示す電位は、水溶液
（H2O）からのH2およびO2の発生する電位を示す
ものである。
そして、水溶液中で光電気化学反応を生起し得
る電極材料としては、フラツトバンドポテンシヤ
ル（伝導帯の底）が、負側にあることが必要であ
り、第１図からみれば、SiC、GaAs、CdS、
CdSe、TiO2がそれに適合する電極材料といえ
る。
る電極材料としては、フラツトバンドポテンシヤ
ル（伝導帯の底）が、負側にあることが必要であ
り、第１図からみれば、SiC、GaAs、CdS、
CdSe、TiO2がそれに適合する電極材料といえ
る。
しかし、この溶液中における光電気化学反応
は、溶液と電極との間にキヤリアの移動だけがあ
る、いわゆる弱い相互作用と、電極自身が反応し
てしまう強い相互作用とがあり、安定な反応を持
続させるためには前者でなければならない。
は、溶液と電極との間にキヤリアの移動だけがあ
る、いわゆる弱い相互作用と、電極自身が反応し
てしまう強い相互作用とがあり、安定な反応を持
続させるためには前者でなければならない。
そして、第１図に示す材料中、安定した光電気
化学反応用電極材料としては、TiO2が現在有望
視され、研究されている。
化学反応用電極材料としては、TiO2が現在有望
視され、研究されている。
ところで、このTiO2を結晶性よく作製するに
は未だ不十分であり、効率の良い電極を再現性よ
く得るまでには到つていない。
は未だ不十分であり、効率の良い電極を再現性よ
く得るまでには到つていない。
さらに、そのほかの材料についても、反応の安
定性や結晶性で問題があり、光電気化学反応用電
極の材料として最適なものが得られていない。
定性や結晶性で問題があり、光電気化学反応用電
極の材料として最適なものが得られていない。
この出願の発明者らは、ある種の酸化鉄薄膜が
フラツトバンドポテンシヤルを負側にもつことを
見出し、この発明をなすに至つたものである。
フラツトバンドポテンシヤルを負側にもつことを
見出し、この発明をなすに至つたものである。
すなわち、この発明は、対極と組合されて溶液
中で光電気化学反応を行う光電気化学反応用電極
であつて、ｎ形半導体基板上に、少なくとも溶液
との界面におけるフラツトバンドポテンシヤルが
負になる組成を有する酸化鉄薄膜を被着したこと
を特徴とする光電気化学反応用電極を提供するも
のである。
中で光電気化学反応を行う光電気化学反応用電極
であつて、ｎ形半導体基板上に、少なくとも溶液
との界面におけるフラツトバンドポテンシヤルが
負になる組成を有する酸化鉄薄膜を被着したこと
を特徴とする光電気化学反応用電極を提供するも
のである。
さらに、この発明は、対極と組合されて溶液中
で光電気化学反応を行う光電気化学反応用電極で
あつて、ｎ形半導体基板上に、少なくとも溶液と
の界面におけるフラツトバンドポテンシヤルが負
になる組成を有し、かつバンドギヤツプの異なる
多層の酸化鉄薄膜を被着したことを特徴とする光
電気化学反応用電極を提供するものである。
で光電気化学反応を行う光電気化学反応用電極で
あつて、ｎ形半導体基板上に、少なくとも溶液と
の界面におけるフラツトバンドポテンシヤルが負
になる組成を有し、かつバンドギヤツプの異なる
多層の酸化鉄薄膜を被着したことを特徴とする光
電気化学反応用電極を提供するものである。
したがつて、この発明によると、従来、そのフ
ラツトバンドポテンシヤルが正側にあつた酸化鉄
（FeOx、１≦ｘ≦1.5）を薄膜で形成する際に、
その作製条件を制御することにより、フラツトバ
ンドポテンシヤルが負側にあるFeOx膜が得られ
る。
ラツトバンドポテンシヤルが正側にあつた酸化鉄
（FeOx、１≦ｘ≦1.5）を薄膜で形成する際に、
その作製条件を制御することにより、フラツトバ
ンドポテンシヤルが負側にあるFeOx膜が得られ
る。
すなわち、この発明は、溶液中で安定であり、
しかも光の照射によつて電気化学反応を生起する
とともに、高効率でかつ低コストで作製できる
FeOx薄膜を用いた光電気化学反応用電極が得ら
れる。
しかも光の照射によつて電気化学反応を生起する
とともに、高効率でかつ低コストで作製できる
FeOx薄膜を用いた光電気化学反応用電極が得ら
れる。
つぎに、この発明の光電気化学反応用電極を詳
細に説明する。
細に説明する。
まず、その製造方法ついて説明する。
FeOxは、不定比化合物として知られており、
Ｏの含有量によつてFeO（Fe2+イオンのみを含む）
からFe2O3（Fe3+イオンのみ含む）までの中間組
成比で安定に存在する。したがつて、FeOxで表
わされる中間の組成は、FeとFe2O3とが混在した
状態となる。そして一般に、このFeOxは、粉末
または結晶を、環元雰囲気中あるいは真空中で熱
処理してつくる手法がとられている。
Ｏの含有量によつてFeO（Fe2+イオンのみを含む）
からFe2O3（Fe3+イオンのみ含む）までの中間組
成比で安定に存在する。したがつて、FeOxで表
わされる中間の組成は、FeとFe2O3とが混在した
状態となる。そして一般に、このFeOxは、粉末
または結晶を、環元雰囲気中あるいは真空中で熱
処理してつくる手法がとられている。
しかし、これらの手法によつては、組成比ｘの
制御が困難であり、反応用電極を作製することは
困難である。
制御が困難であり、反応用電極を作製することは
困難である。
そこで、この発明では、薄膜作製条件を制御で
きるイオン工学的手法によりFeOx薄膜の作製を
行つた。
きるイオン工学的手法によりFeOx薄膜の作製を
行つた。
このイオン工学的手法としては種々考えられる
が、ここでは、反応性クラスタンオンビーム（以
下Ｒ−ICBという）蒸着法によりFeOx薄膜の作
製を行つた。
が、ここでは、反応性クラスタンオンビーム（以
下Ｒ−ICBという）蒸着法によりFeOx薄膜の作
製を行つた。
第２図は、この発明の光電気化学反応用電極を
作製するために使用したＲ−ICB装置の概略構成
を示す図である。
作製するために使用したＲ−ICB装置の概略構成
を示す図である。
すなわち、るつぼ１は、成分元素であるFe２
が充填された密閉形であり、このるつぼ１にはノ
ズル３が形成されている。そして、るつぼ１を保
持した抵抗材料からなる加熱部４に大電流を流し
て加熱することにより、Fe２を蒸気化し、ノズ
ル３より噴出させる。この際、断熱膨張による過
冷却現象により、500〜2000個の原子が互いに緩
く結合した塊状原子集団、いわゆるクラスタを形
成する。
が充填された密閉形であり、このるつぼ１にはノ
ズル３が形成されている。そして、るつぼ１を保
持した抵抗材料からなる加熱部４に大電流を流し
て加熱することにより、Fe２を蒸気化し、ノズ
ル３より噴出させる。この際、断熱膨張による過
冷却現象により、500〜2000個の原子が互いに緩
く結合した塊状原子集団、いわゆるクラスタを形
成する。
一方、るつぼ１等が配設される空間は、図示し
ない真空容器により高真空状態に保持されてお
り、この真空系内に、ガス導入管５により反応性
ガスとしての酸素（Ｏ）が導入されている。ま
た、ノズル３の前方には、イオン化電流を作るイ
オン化用フイラメント６、イオン化電流引出しの
ためのイオン化電極８及びしやへい電極７よりな
るイオン化室９が配設されている。
ない真空容器により高真空状態に保持されてお
り、この真空系内に、ガス導入管５により反応性
ガスとしての酸素（Ｏ）が導入されている。ま
た、ノズル３の前方には、イオン化電流を作るイ
オン化用フイラメント６、イオン化電流引出しの
ためのイオン化電極８及びしやへい電極７よりな
るイオン化室９が配設されている。
そして、形成されたクラスタがＯとともにイオ
ン化室９で電子衝撃によつて一部イオン化され、
基本ホルダを兼ねる加速電極１０にセツトされた
基板１１に向けて加速され蒸着される。
ン化室９で電子衝撃によつて一部イオン化され、
基本ホルダを兼ねる加速電極１０にセツトされた
基板１１に向けて加速され蒸着される。
また、冷却水が流れるるつぼ１の冷却部１２、
不要時にクラスタの基板１１への射突を阻止する
ためのシヤツタ１３、基板加熱用のヒータ１４が
設けられている。
不要時にクラスタの基板１１への射突を阻止する
ためのシヤツタ１３、基板加熱用のヒータ１４が
設けられている。
そして、前記したように、これらの各部が図示
しない真空容器により高真空状態に保持されると
ともに、各電極には電源が接続されている。
しない真空容器により高真空状態に保持されると
ともに、各電極には電源が接続されている。
そして、このＲ−ICB法により作製したFeOx
薄膜は、その蒸着条件を種々設定することによ
り、組成比ｘを制御できる。
薄膜は、その蒸着条件を種々設定することによ
り、組成比ｘを制御できる。
その１例を第３図に示す。
第３図は加速電圧Vaを種々変えた場合におけ
るガラス基板上に被着させたFeOx薄膜の光学的
バンドギヤツプEgoptの変化を示すものであり、
基板温度を100℃〜200℃に設定し、ガス導入管５
より真空系内に導入するO2の圧力を１×
10-4Torrとして蒸着したものであり、曲線イは
イオン化電流Ie＝100ｍＡ、曲線ロはイオン化電
流Ie＝200ｍＡとした場合である。
るガラス基板上に被着させたFeOx薄膜の光学的
バンドギヤツプEgoptの変化を示すものであり、
基板温度を100℃〜200℃に設定し、ガス導入管５
より真空系内に導入するO2の圧力を１×
10-4Torrとして蒸着したものであり、曲線イは
イオン化電流Ie＝100ｍＡ、曲線ロはイオン化電
流Ie＝200ｍＡとした場合である。
ところで、従来よりFeOxにおける組成比ｘと
光学的バンドギヤツプEgoptとはほぼ比例関係に
あり、一般的には、FeOでEgopt1.1eV程、
Fe2O3でEgopt2.2eV程といわれている。
光学的バンドギヤツプEgoptとはほぼ比例関係に
あり、一般的には、FeOでEgopt1.1eV程、
Fe2O3でEgopt2.2eV程といわれている。
したがつて、この第３図から明らかなように、
Ｒ−ICB法によると、加速電圧Va、イオン化電
流Ie、あるいはO2の圧力を制御することにより、
必要とする組成のFeOxが得られることが明らか
となる。
Ｒ−ICB法によると、加速電圧Va、イオン化電
流Ie、あるいはO2の圧力を制御することにより、
必要とする組成のFeOxが得られることが明らか
となる。
つぎに、前述したＲ−ICB法により作製したこ
の発明による反応用電極とその特性を調べるため
の装置を第４図に示す。
の発明による反応用電極とその特性を調べるため
の装置を第４図に示す。
同図において、１５はこの発明による反応用電
極であり、この実施例では、ｎ形シリコン（ｎ−
Si）基板１６上に、Ｒ−ICB法によりFeOx薄膜
１７を被着し、ヘテロ接合形とした反応用電極１
５としている。１８は溶液としての水１９が充填
された反応容器であり、この容器１８には前記
FeOx薄膜１７に光を照射するための照射窓２０
が設けられている。
極であり、この実施例では、ｎ形シリコン（ｎ−
Si）基板１６上に、Ｒ−ICB法によりFeOx薄膜
１７を被着し、ヘテロ接合形とした反応用電極１
５としている。１８は溶液としての水１９が充填
された反応容器であり、この容器１８には前記
FeOx薄膜１７に光を照射するための照射窓２０
が設けられている。
２１は白金（Pt）からなる対極、２２，２３
は反応用電極１５側から発生したO2及び対極２
１側から発生したH2を捕集するための捕集管で
ある。２４はH2、O2の混在を防ぐための隔膜、
２５は外部回路である。
は反応用電極１５側から発生したO2及び対極２
１側から発生したH2を捕集するための捕集管で
ある。２４はH2、O2の混在を防ぐための隔膜、
２５は外部回路である。
そして、まず、前記FeOx薄膜１７の作製条件
として、酸素の圧力を２×10-4Torr、イオン化
電流Ie＝100ｍＡ、基板温度Ts＝350℃に設定し、
加速電圧Va＝1KVでＲ−ICB法により基板１６
上に被着したFeOx薄膜１７を、反応用電極１５
として用いる。そして、この反応用電極１５に対
し、照射窓２０から光Ｌを照射した場合の電圧−
電流特性を第５図に示す。
として、酸素の圧力を２×10-4Torr、イオン化
電流Ie＝100ｍＡ、基板温度Ts＝350℃に設定し、
加速電圧Va＝1KVでＲ−ICB法により基板１６
上に被着したFeOx薄膜１７を、反応用電極１５
として用いる。そして、この反応用電極１５に対
し、照射窓２０から光Ｌを照射した場合の電圧−
電流特性を第５図に示す。
この第５図は、図示しない参照電極を容器１８
中に挿入し、反応用電極１５との間に電圧を印加
するとともに、これを変化（横軸）させた場合に
おける溶液中を流れる電流をプロツトしたもので
あり、図から明らかなように、約−1.0V付近か
ら電流が立上り、フラツトバンドポテンシヤルが
負側にあることがわかる。
中に挿入し、反応用電極１５との間に電圧を印加
するとともに、これを変化（横軸）させた場合に
おける溶液中を流れる電流をプロツトしたもので
あり、図から明らかなように、約−1.0V付近か
ら電流が立上り、フラツトバンドポテンシヤルが
負側にあることがわかる。
すなわち、外部から電界を加えなくとも溶液中
に電流（横軸の電圧が０における電流値が、その
時溶液に流れる電流となる）が流れ、光電気化学
反応用電極として使用できることが明らかとな
る。
に電流（横軸の電圧が０における電流値が、その
時溶液に流れる電流となる）が流れ、光電気化学
反応用電極として使用できることが明らかとな
る。
ところで、第５図に示すように、光照射時の電
流の立上り特性が負側になるのは、FeOx薄膜作
製時に条件によつて制御できる。
流の立上り特性が負側になるのは、FeOx薄膜作
製時に条件によつて制御できる。
いま、酸素の圧力を２×10-4Torr、イオン化
電流Ie＝100ｍＡで、加速電圧Vaを種々変て作製
した場合における各反応用電極の光電流の立上り
時の電位、すなわちフラツトバンドポテンシヤル
の変化を第６図に示す。
電流Ie＝100ｍＡで、加速電圧Vaを種々変て作製
した場合における各反応用電極の光電流の立上り
時の電位、すなわちフラツトバンドポテンシヤル
の変化を第６図に示す。
そして、第６図から明らかなように、フラツト
バンドポテンシヤルが負を示す領域は、加速電圧
Vaが0.7kV近辺より高い領域であり、この条件
で作製されるFeOxの光学的バンドギヤツプEgopt
を、第３図の曲線(イ)からみると、約1.2eV程度と
なる。
バンドポテンシヤルが負を示す領域は、加速電圧
Vaが0.7kV近辺より高い領域であり、この条件
で作製されるFeOxの光学的バンドギヤツプEgopt
を、第３図の曲線(イ)からみると、約1.2eV程度と
なる。
一方、前述した光学的バンドギヤツプEgoptが
約2.2eVであるFe2O3（FeOxにおけるｘ＝1.5の場
合）は、第１図から明らかなようにフラツトバン
ドポテンシヤル（半導体表面での伝導帯の底）が
正となつている。すなわち、光学的バンドギヤツ
プEgoptが2.2eVまで大きくなると、フラツトバン
ドポテンシヤルが正となつて反応用電極としては
使用できず、Egoptの値としては高々2.0eV程度が
適当である。
約2.2eVであるFe2O3（FeOxにおけるｘ＝1.5の場
合）は、第１図から明らかなようにフラツトバン
ドポテンシヤル（半導体表面での伝導帯の底）が
正となつている。すなわち、光学的バンドギヤツ
プEgoptが2.2eVまで大きくなると、フラツトバン
ドポテンシヤルが正となつて反応用電極としては
使用できず、Egoptの値としては高々2.0eV程度が
適当である。
したがつて、光学的バンドギヤツプEgoptが
1.2eV〜2.0eVの範囲にあるFeOxが、光電気化学
反応用電極として適している。
1.2eV〜2.0eVの範囲にあるFeOxが、光電気化学
反応用電極として適している。
これを、FeOxの組成比ｘで表わせば、ｘ≒1.2
〜1.45程度となり、FeOxの作製条件を調整して
組成比ｘの範囲をｘ≒1.2〜1.45の範囲に制御す
れば、フラツトバンドポテンシヤルが負になる組
成を有するFeOxが得られ、光電気化学反応用電
極として使用することが可能になる。
〜1.45程度となり、FeOxの作製条件を調整して
組成比ｘの範囲をｘ≒1.2〜1.45の範囲に制御す
れば、フラツトバンドポテンシヤルが負になる組
成を有するFeOxが得られ、光電気化学反応用電
極として使用することが可能になる。
ところで、前記の実施例では、基板としてｎ−
Siを用いた例を示しているが、基板としてはこれ
に限定されるものではなく、用いる溶液に応じて
適宜なｎ形半導体材料を選定できるものである。
Siを用いた例を示しているが、基板としてはこれ
に限定されるものではなく、用いる溶液に応じて
適宜なｎ形半導体材料を選定できるものである。
さらに、前記した例では、基板上に一層の
FeOx薄膜を形成した例を示しているが、前述し
たように、たとえばＲ−ICB法によりFeOx薄膜
を形成すれば、ｘを種々変化させることが可能で
ある。
FeOx薄膜を形成した例を示しているが、前述し
たように、たとえばＲ−ICB法によりFeOx薄膜
を形成すれば、ｘを種々変化させることが可能で
ある。
したがつて、基板に対してこのｘの値の異なる
FeOx薄膜を多層に形成すれば、たとえば、太陽
光のように、その波長が広範囲に渡る照射光に対
し、広い波長範囲で光電気化学反応を生起させる
ことが可能となり、高効率の反応用電極が得られ
る。
FeOx薄膜を多層に形成すれば、たとえば、太陽
光のように、その波長が広範囲に渡る照射光に対
し、広い波長範囲で光電気化学反応を生起させる
ことが可能となり、高効率の反応用電極が得られ
る。
この場合、溶液と接する最外側のFeOx薄膜の
み、そのフラツトバンドポテンシヤルが負側にあ
ればよく、下層のFeOx層のフラツトバンドポテ
ンシヤルについては、特に考慮する必要はない。
み、そのフラツトバンドポテンシヤルが負側にあ
ればよく、下層のFeOx層のフラツトバンドポテ
ンシヤルについては、特に考慮する必要はない。
具体的には、たとえば、基板に対してまずFeO
に近い組成比のFeOx層を被着し、表面（溶液と
接する側）に向けて順次Fe2O3に近い組成の
FeOxを積重ねてゆき、最終的にフラツトバンド
ポテンシヤルが負になるFeOxを形成すればよ
い。
に近い組成比のFeOx層を被着し、表面（溶液と
接する側）に向けて順次Fe2O3に近い組成の
FeOxを積重ねてゆき、最終的にフラツトバンド
ポテンシヤルが負になるFeOxを形成すればよ
い。
たとえば、第７図に示すように、ｎ−Si基板２
６に対して、FeO層２７、FeOx層２８、Fe2O3
層２９を順次形成する。
６に対して、FeO層２７、FeOx層２８、Fe2O3
層２９を順次形成する。
この構造の反応用電極は、太陽光の短波長側か
ら長波長側までの広い範囲にわたつて各層での正
孔の発生が生じ、光電気化学反応を効率よく行う
ことが可能となる。
ら長波長側までの広い範囲にわたつて各層での正
孔の発生が生じ、光電気化学反応を効率よく行う
ことが可能となる。
そのほかこの発明は、前記し、かつ図面に示し
た実施例に限定されるものではなく、その要旨を
変更しない範囲で種々変形して実施できるもので
ある。
た実施例に限定されるものではなく、その要旨を
変更しない範囲で種々変形して実施できるもので
ある。
以上のように、この発明の光電気化学反応用電
極によると、フラツトバンドポテンシヤルが負に
なる酸化鉄〔FeOx〕をｎ形半導体基板上に薄膜
状に被着することにより、光電気化学反応用電極
とすることができ、溶液中でも安定した状態で光
電気化学反応を行わせることができ、しかも安価
に製造できることから、たとえば燃料電池用の
H2やO2を生成するのにすぐれた反応用電極とし
て使用できるものである。
極によると、フラツトバンドポテンシヤルが負に
なる酸化鉄〔FeOx〕をｎ形半導体基板上に薄膜
状に被着することにより、光電気化学反応用電極
とすることができ、溶液中でも安定した状態で光
電気化学反応を行わせることができ、しかも安価
に製造できることから、たとえば燃料電池用の
H2やO2を生成するのにすぐれた反応用電極とし
て使用できるものである。
第１図はフラツトバンドポテンシヤル図、第２
図は反応性クラスタイオンビーム蒸着装置の構成
図、第３図は加速電圧と光学的バンドギヤツプの
関係図、第４図は反応用電極の特性調査用の装置
図、第５図は電圧と電流の関係図、第６図は加速
電圧とフラツトバンドポテンシヤルの関係図、第
７図はこの発明の電極の１例の側面図である。
図は反応性クラスタイオンビーム蒸着装置の構成
図、第３図は加速電圧と光学的バンドギヤツプの
関係図、第４図は反応用電極の特性調査用の装置
図、第５図は電圧と電流の関係図、第６図は加速
電圧とフラツトバンドポテンシヤルの関係図、第
７図はこの発明の電極の１例の側面図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 対極と組合されて溶液中で光電気化学反応を
行う光電気化学反応用電極であつて、ｎ形半導体
基板上に、少なくとも溶液との界面におけるフラ
ツトバンドポテンシヤルが負になる組成を有する
酸化鉄薄膜を被着したことを特徴とする光電気化
学反応用電極。 ２ 対極と組合されて溶液中で光電気化学反応を
行う光電気化学反応用電極であつて、ｎ形半導体
基板上に、少なくとも溶液との界面におけるフラ
ツトバンドポテンシヤルが負になる組成を有し、
かつバンドギヤツプの異なる多層の酸化鉄薄膜を
被着したことを特徴とする光電気化学反応用電
極。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60064850A JPS61223190A (ja) | 1985-03-28 | 1985-03-28 | 光電気化学反応用電極 |
| DE19863610277 DE3610277A1 (de) | 1985-03-28 | 1986-03-26 | Elektrode fuer eine fotoelektrochemische reaktion |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60064850A JPS61223190A (ja) | 1985-03-28 | 1985-03-28 | 光電気化学反応用電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61223190A JPS61223190A (ja) | 1986-10-03 |
| JPS6346155B2 true JPS6346155B2 (ja) | 1988-09-13 |
Family
ID=13270084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60064850A Granted JPS61223190A (ja) | 1985-03-28 | 1985-03-28 | 光電気化学反応用電極 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61223190A (ja) |
| DE (1) | DE3610277A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0453550B2 (ja) * | 1988-06-14 | 1992-08-26 | Draegerwerk Ag |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6271311B2 (ja) * | 2014-03-24 | 2018-01-31 | 株式会社東芝 | 電気化学反応装置 |
-
1985
- 1985-03-28 JP JP60064850A patent/JPS61223190A/ja active Granted
-
1986
- 1986-03-26 DE DE19863610277 patent/DE3610277A1/de active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0453550B2 (ja) * | 1988-06-14 | 1992-08-26 | Draegerwerk Ag |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3610277C2 (ja) | 1989-07-20 |
| JPS61223190A (ja) | 1986-10-03 |
| DE3610277A1 (de) | 1986-10-09 |
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