[發明專利]氣體制造裝置

有效

• 申請號: 201480018716.2
• 申請日: 2014-03-19
• 公開（公告）號: CN105102683B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 佐藤尚俊
• 申請（專利權）人: 富士膠片株式會社;人工光合成化學工藝技術研究組合
• 主分類號: C25B9/00
• 分類號: C25B9/00;C25B11/04;C25B11/08;H01L31/04
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司11127
• 代理人: 李輝,黃綸偉

技術領域

本發明涉及氣體制造裝置，詳細地說，涉及一種接收到光而對水進行分解來制造氫和氧的氣體制造裝置。

背景技術

以往，作為利用太陽光能作為可再生能量的方式之一，提出了如下的氫制造裝置：利用太陽能電池所使用的光電轉換材料，將光電轉換得到的電子和空穴用于水的分解反應，從而制造出燃料電池等所使用的氫(例如參照專利文獻1和2)。

對于專利文獻1和2所公開的氫制造裝置，均公開了如下技術：設置有在被入射太陽光時產生電動勢的串聯了兩個以上的pn結的光電轉換部或太陽能電池，在與其上側的接收太陽光的受光面相反的、光電轉換部或太陽能電池的下側設置電解液室，通過離子傳導性隔板或隔膜將電解室內隔開，利用通過太陽光的接收而在光電轉換部或太陽能電池中產生的電力，對水進行電解而生成氫。

專利文獻1所公開的氫制造裝置還能夠調整受光面相對于太陽光的朝向，因此能夠增多進行光電轉換的入射光的量，且不會使氫生成效率下降。

此外，專利文獻2所公開的氫制造裝置將太陽能電池的與p型和n型半導體連接的電極板分別作為陽極和陰極，對水進行了電解，因此能夠提高從太陽能向氫的轉換效率。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2012-177160號公報

專利文獻2：日本特開2004-197167號公報

發明內容

發明所要解決的課題

但是，在專利文獻1和2所公開的氫制造裝置中，均存在以下問題：在光電轉換部或太陽能電池的受光面的相反側、即背面側的電解液室中，對水進行電解而生成了氫和氧，因此如果所生成的氫和氧等氣體附著到光電轉換部的氣體生成電極或太陽能電池的電極板等氣體產生面，并滯留于氣體產生面與電解液等水溶液之間，則氣體產生面與水溶液的接觸面積減小，因此導致氫和氧等的氣體生成效率下降。

專利文獻1和2所公開的氫制造裝置特別存在以下問題：即使在氣體生成的初期發揮了較高的氣體生成效率，但隨著時間經過，滯留在氣體產生面與電解液等水溶液之間的氣體的量增加，從而氣體產生面與水溶液的接觸面積進一步減小，因此導致氫和氧等的氣體生成效率大幅度下降，無法進行穩定的氣體生成。

本發明的目的在于消除上述現有技術的問題點，提供一種氣體制造裝置，不論是在氣體生成的初期、還是隨著時間經過的情況下，都能夠維持較高的氣體生成效率，能夠穩定地制造氫和氧的氣體作為被完全分離的高純度的氣體。

用于解決課題的手段

為了達到上述目的，本發明的氣體制造裝置的特征在于，具有：元件層疊體，其是將多個元件以串聯連接的方式層疊而得到的，所述多個元件各自具有受光部，并形成有具備pn結的半導體薄膜；氫氣生成部，其形成于多個元件中的、處于元件層疊體的一個端部的第1元件的正面，生成氫氣；第1電解室，其包含氫氣生成部，收納與氫氣生成部接觸的電解水溶液、和所生成的氫氣；氧氣生成部，其形成于多個元件中的、處于元件層疊體的另一個端部的第2元件的形成有半導體薄膜的導電性基板的背面，生成氧氣；第2電解室，其包含氧氣生成部，收納與氧氣生成部接觸的電解水溶液、和所生成的氧氣；以及具有離子透過性和非透氣性的隔膜，其設置于第1電解室與第2電解室之間。

這里，優選的是，氫氣生成部具有氫生成面，該氫生成面形成于第1元件的半導體薄膜的正面。

此外，優選的是，第1元件由多個副元件構成，這多個副元件相對于第2元件離散地配置在該第2元件上。

此外，優選的是，多個副元件的元件面積比第2元件小。

此外，優選的是，氧氣生成部具有氧生成面，該氧生成面形成于導電性基板的背面，氧生成面沿著第2電解室內的電解水溶液的流動方向朝上側傾斜。

此外，優選的是，半導體薄膜包含CIGS系化合物半導體。

此外，優選的是，半導體薄膜包含CZTS系化合物半導體。

此外，優選的是，半導體薄膜的吸收波長端在800nm以上。

此外，優選的是，還具有氫生成助催化劑，所述氫生成助催化劑被設置于氫氣生成部所具備的氫生成面。

此外，氫生成助催化劑優選是鉑。

發明的效果

根據本發明，不論是在氣體生成的初期、還是隨著時間經過的情況下，都能夠維持較高的氣體生成效率，能夠穩定地制造氫和氧的氣體作為被完全分離的高純度的氣體。

附圖說明

圖1是示意性示出本發明一個實施方式的氣體制造裝置的一例的剖視圖。

圖2是圖1所示的氣體制造裝置的俯視圖。