[发明专利]人工光合作用模块及人工光合作用装置

说明书

本发明提供一种能量转换效率优异的人工光合作用模块及人工光合作用装置。人工光合作用模块具有：第1电极，通过光分解原料流体而获得第1流体；及第2电极，通过光分解原料流体而获得第2流体；及隔膜，设置于第1电极与第2电极之间，该人工光合作用模块中，隔膜由具有贯穿孔的膜构成，且经1分钟浸渍于温度为25℃的纯水中，在浸渍于纯水中的状态下，波长为380nm～780nm的波长区域的透光率为60％以上，隔膜的贯穿孔的平均孔径超过0.1μm且小于50μm。人工光合作用装置具有上述人工光合作用模块。

技术领域

本发明涉及一种具有通过光分解原料流体而获得第1流体的第1电极、及通过光分解原料流体而获得第2流体的第2电极的人工光合作用模块及人工光合作用装置，尤其涉及一种在第1电极与第2电极之间配置有由多孔膜构成且在浸渍于水中的状态下是透明的隔膜的人工光合作用模块及人工光合作用装置。

背景技术

当前，使用光催化剂，利用作为可再生能源的太阳能分解水，以获得氢气及氧气等气体。

例如，在专利文献1中记载有一种氢及氧的制造装置，其具备：包含可见光响应性光催化剂、氧化还原介质及对电极的氢生成电池；具有半导体电极的氧生成电池；及导通对电极与半导体电极的机构。在专利文献1中，氢生成电池和氧生成电池通过离子交换膜而连通。作为离子交换膜，例示了Nafion(注册商标)。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-089336号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

专利文献1的氢及氧的制造装置中，无需在电极设置贯穿孔，而导通氢生成电池和氧生成电池，并在其之间插入离子交换膜。在该情况下，在氧生成电池中产生的离子在电解液中的迁移量增加，因此能量转换效率下降。

并且，如专利文献1所示，在将Narion(注册商标)用于离子交换膜的情况下，离子迁移效率下降，过电压上升。并且，关于Nafion(注册商标)，传导质子及离子，而且为高分子电解质，由于不是多孔，因此无法使电解液移动。因此，Nafion(注册商标)中，质子及离子无法与电解液一同无电阻地迁移，并产生迁移电阻。由此，能量转换效率下降。

并且，在为了抑制上述迁移电阻而在电极上设置贯穿孔的情况下，若贯穿孔大，则所产生的氧与氢混合，对于所产生的氧和氢，高纯度下的回收变得困难。由此，氧及氢的生成效率也下降。

本发明的目的在于解决基于前述以往技术的问题，且提供一种能量转换效率优异的人工光合作用模块及人工光合作用装置。

用于解决技术课题的手段

为了实现上述目的，本发明提供一种人工光合作用模块，其具有：第1电极，通过光对原料流体进行分解而获得第1流体；第2电极，通过光对原料流体进行分解而获得第2流体；及隔膜，设置于第1电极与第2电极之间，该人工光合作用模块的特征在于，隔膜由具有贯穿孔的膜构成，且使隔膜浸渍于温度为25℃的纯水中1分钟，在浸渍于纯水中的状态下，波长为380nm～780nm的波长区域的透光率为60％以上，隔膜的贯穿孔的平均孔径超过0.1μm且小于50μm。

优选隔膜由具有亲水性表面的多孔膜构成。

优选为，第1电极具有：第1基板；第1导电层，设置于第1基板上；第1光催化剂层，设置于第1导电层上；及第1助催化剂，承载于第1光催化剂层的至少一部分，第2电极具有：第2基板；第2导电层，设置于第2基板上；第2光催化剂层，设置于第2导电层上；及第2助催化剂，承载于第2光催化剂层的至少一部分，第1电极、隔膜及第2电极沿光的行进方向串联配置。

优选为，光从第1电极侧射入，且第1电极所具有的第1基板是透明的。