[发明专利]NbON膜及NbON膜的制造方法、以及氢生成设备及具备它的能量系统

说明书

技术领域

本发明涉及NbON膜、NbON膜的制造方法、使用所述NbON膜的氢生成设备、和具备所述氢生成设备的能量系统。

背景技术

以往，已知有通过对作为光半导体发挥作用的半导体材料照射光而将水分解来采集氢和氧的技术(例如参照专利文献1)。专利文献1中，公开有如下的内容，即，在电解液中配置n型半导体电极和对电极，通过对n型半导体电极的表面照射光而从两个电极的表面采集氢及氧。具体来说，记载有作为n型半导体电极使用TiO₂电极等的内容。

但是，专利文献1中公开的n型半导体电极中，太阳光的利用效率还不够充分。例如TiO₂电极由于其带隙在锐钛型时为380nm，因此只能利用大约1％的太阳光。

为了解决如上所述的问题，例如提出过利用带隙更小的光半导体材料的方案。例如，专利文献2中，提出过使用通过将Nb₂O₅在高温氨气氛中烧成而得的NbON光半导体的方案。NbON光半导体由于带隙小到约600nm，因此可以提高太阳光的利用效率。另外，专利文献3中，公开过还可以用于水的光分解的、固定有NbON光半导体的电极(电极催化剂)。

以往技术文献

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2002-66333号公报

专利文献3：日本特开2005-161203号公报

发明内容

发明所要解决的问题

但是，对于以往的NbON光半导体，为了提高分解水而采集氢的光半导体特性(量子效率)，要求进一步的改善。

所以，本发明的目的在于，提供一种膜状的NbON光半导体，其与以往的NbON光半导体相比，进一步提高了分解水而采集氢的光半导体特性(量子效率)。

用于解决问题的途径

本发明提供一种利用光照射产生光电流的NbON膜。

发明的效果

根据本发明，可以用更加简便的方法提供提高了分解水而采集氢的光半导体特性(量子效率)的NbON及NbON膜。

附图说明

图1是表示用于实施本发明的实施方式2的NbON的制造方法的装置的一例的概略图。

图2是说明实施方式2的NbON的制造方法的NbON的合成机理的图。

图3是表示用于实施本发明的实施方式3的NbON膜的制造方法的装置的一例的概略图。

图4是说明实施方式3的NbON膜的制造方法的NbON膜的合成机理的图。

图5是表示本发明的实施方式4的氢生成设备的构成的概略图。

图6是表示本发明的实施方式5的氢生成设备的构成的概略图。

图7是表示本发明的实施方式6的能量系统的构成的概略图。

图8是实施例1中所用的NbON合成用的原料的TG-DTA(Thermogravimetry-Differential Thermal Analysis)数据。

图9是比较用NbON单相粉末1的XRD(X-ray diffraction)数据和NbON的XRD模拟数据。

图10是实施例1的膜1的UV-Vis(Ultraviolet Visible Absorption Spectroscopy)数据。

图11是比较用NbON单相粉末1和实施例1的膜1的、Nb3d的XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)数据。

图12是实施例2的膜2的UV-Vis数据。

图13是实施例2的膜2的Nb3d的XPS数据。

具体实施方式

在利用光照射分解水而采集氢的技术中，提出过利用带隙更小的光半导体材料的方案。本发明人等针对此种光半导体材料，发现对于“背景技术”一栏中记载的以往提出过的材料存在如下所示的问题。

例如，在专利文献2及3中公开的NbON的情况下，在专利文献2及3中公开的合成方法中，存在NbON容易还原的问题。所以，这些合成方法中，除了NbON的生成以外，还副生成Nb的还原种的NbN，因此无法得到NbON的单相或接近单相的材料。由此，就利用专利文献2及3中公开的合成方法得到的NbON而言，为了利用光照射分解水而采集氢，很难发挥出NbON的充分的光半导体特性(高量子效率)。由此，需要从所得的NbON中将NbN等副产物用酸等溶解而除去。