[发明专利]光电化学单元

说明书

技术领域

本发明涉及通过光的照射而分解水的光电化学单元。

背景技术

以往，已知通过向光半导体照射光而将水分解为氢和氧的技术。

例如，专利文献1中公开有如下技术，即，将相互对置的光半导体电极和对置电极配置在电解液中，通过向光半导体电极的表面照射光而从各电极的表面产生氢或氧。

另外，专利文献2中公开了水的光分解装置，该装置具备在导电体的圆筒的外表面设置光半导体层和在内表面设置对电极的反应筒。该装置具有利用反应筒的内侧区域和外侧区域而使生成的氢及氧相互分离的结构。

另外，作为能够使通过水的光分解而生成的氢和氧分离的其他装置，在专利文献3中公开了如下装置，该装置具备包括光半导体的阳极电极、质子传导膜、阴极电极，在阴极电极上形成有贯通孔，在贯通孔的内侧表面设置有成为催化剂层的铂层。该装置是通过使在阴极电极的贯通孔的内侧表面产生的氢从贯通孔排出而能够使生成的氢从氧分离的结构。

在先技术文献

专利文献

【专利文献1】日本特开昭51-123779号公报

【专利文献2】日本特开平4-231301号公报

【专利文献3】日本特开2006-176835号公报

然而，对于专利文献1所公开的这种只是将相互对置的光半导体电极和对置电极配置在电解液中的结构而言，难以将生成的氢和氧相互分离。另外，在专利文献1中还存在如下问题，即，因为在构造上没有考虑到设置的状況等，所以根据设置的状况的不同，还存在产生的气体覆盖电极表面而使氢的产生效率降低这样的课题。

如专利文献2所示，当使用在导电体的圆筒的外表面设置光半导体(光半导体电极)、在内表面设置对电极而使在圆筒内外生成的氢和氧相互分离的这种构造时，若利用太阳光，则必须将这些电极与太阳光对置配置。在这种情况下，若假设光半导体电极面与太阳光对置，则在光半导体电极面生成的氢或氧从光半导体电极面放出，但在圆筒内部的对电极表面生成的氧或氢覆盖对电极表面而变得难以放出。因此，这种结构具有水与对电极的接触面积降低而氢的产生效率下降的课题。

根据专利文献3公开的结构，若假设阳极电极的光半导体与太阳光对置，则存在如下课题，即，在阴极电极的贯通孔的内部生成的氢难以从贯通孔排出，贯通孔的内部被氢覆盖而水的光分解效率降低，从而氢的产生效率降低。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种抑制产生的气体覆盖电极表面从而提高氢的产生效率的光电化学单元。

本发明的光电化学单元通过光的照射将水分解而产生氢，所述光电化学单元具备：

第一电极，其包括导电基板及配置在所述导电基板上的光半导体层；

第二电极，其与所述第一电极的所述导电基板侧的面对置配置，且与所述导电基板电连接；

电解液，其与所述光半导体层的表面及所述第二电极的表面接触且含有水；

容器，其收容所述第一电极、所述第二电极及所述电解液；

供给口，其用于向所述容器内部供给水；

离子通过部，其能够使离子在所述光半导体层的表面侧的第一区域中的电解液与相对于所述第一电极而与所述第一区域相反侧的第二区域中的电解液之间移动，

所述光电化学单元通过向所述光半导体层照射光，将所述电解液中的所述水分解而产生氢。

【发明效果】

对于光电化学单元而言，为了提高光的利用效率，通常以第一电极的光半导体层与太阳光等光对置的朝向来进行设置。当本发明的光电化学单元这样设置时，第一电极以光半导体层上仰的朝向配置，第二电极以与电解液接触的面上仰的方式配置。当如此设置时，由于在第一电极的光半导体层的表面及第二电极的表面产生的气体能够通过浮力而从第一电极及第二电极的表面容易地脱离，所以不会在光半导体层的表面及第二电极的表面上附着而将表面覆盖。所述光电化学单元中还设置有水的供给口，由于从该供给口供给水而产生电解液的流动，因此能够以更加良好的效率使产生的气体从电极表面脱离。这样，根据本发明的结构，由于不会因生成的气体妨碍光半导体层的表面及第二电极的表面与电解液的接触，所以能够长期保持初期的水分解效率，从而能够抑制氢的产生效率的降低。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的光电化学单元的结构的示意图。

图2是表示本发明的实施方式2的光电化学单元的结构的示意图。

图3是表示比较例1的光电化学单元的结构的示意图。

图4是表示比较例2的光电化学单元的结构的示意图。