[发明专利]气体制造装置

说明书

技术领域

本发明涉及气体制造装置，详细地说，涉及一种接收到光而对水进行分解来制造氢和氧的气体制造装置。

背景技术

以往，作为利用太阳光能作为可再生能量的方式之一，提出了如下的氢制造装置：利用太阳能电池所使用的光电转换材料，将光电转换得到的电子和空穴用于水的分解反应，从而制造出燃料电池等所使用的氢(例如参照专利文献1和2)。

对于专利文献1和2所公开的氢制造装置，均公开了如下技术：设置有在被入射太阳光时产生电动势的串联了两个以上的pn结的光电转换部或太阳能电池，在与其上侧的接收太阳光的受光面相反的、光电转换部或太阳能电池的下侧设置电解液室，通过离子传导性隔板或隔膜将电解室内隔开，利用通过太阳光的接收而在光电转换部或太阳能电池中产生的电力，对水进行电解而生成氢。

专利文献1所公开的氢制造装置还能够调整受光面相对于太阳光的朝向，因此能够增多进行光电转换的入射光的量，且不会使氢生成效率下降。

此外，专利文献2所公开的氢制造装置将太阳能电池的与p型和n型半导体连接的电极板分别作为阳极和阴极，对水进行了电解，因此能够提高从太阳能向氢的转换效率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-177160号公报

专利文献2：日本特开2004-197167号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在专利文献1和2所公开的氢制造装置中，均存在以下问题：在光电转换部或太阳能电池的受光面的相反侧、即背面侧的电解液室中，对水进行电解而生成了氢和氧，因此如果所生成的氢和氧等气体附着到光电转换部的气体生成电极或太阳能电池的电极板等气体产生面，并滞留于气体产生面与电解液等水溶液之间，则气体产生面与水溶液的接触面积减小，因此导致氢和氧等的气体生成效率下降。

专利文献1和2所公开的氢制造装置特别存在以下问题：即使在气体生成的初期发挥了较高的气体生成效率，但随着时间经过，滞留在气体产生面与电解液等水溶液之间的气体的量增加，从而气体产生面与水溶液的接触面积进一步减小，因此导致氢和氧等的气体生成效率大幅度下降，无法进行稳定的气体生成。

本发明的目的在于消除上述现有技术的问题点，提供一种气体制造装置，不论是在气体生成的初期、还是随着时间经过的情况下，都能够维持较高的气体生成效率，能够稳定地制造氢和氧的气体作为被完全分离的高纯度的气体。

用于解决课题的手段

为了达到上述目的，本发明的气体制造装置的特征在于，具有：元件层叠体，其是将多个元件以串联连接的方式层叠而得到的，所述多个元件各自具有受光部，并形成有具备pn结的半导体薄膜；氢气生成部，其形成于多个元件中的、处于元件层叠体的一个端部的第1元件的正面，生成氢气；第1电解室，其包含氢气生成部，收纳与氢气生成部接触的电解水溶液、和所生成的氢气；氧气生成部，其形成于多个元件中的、处于元件层叠体的另一个端部的第2元件的形成有半导体薄膜的导电性基板的背面，生成氧气；第2电解室，其包含氧气生成部，收纳与氧气生成部接触的电解水溶液、和所生成的氧气；以及具有离子透过性和非透气性的隔膜，其设置于第1电解室与第2电解室之间。

这里，优选的是，氢气生成部具有氢生成面，该氢生成面形成于第1元件的半导体薄膜的正面。

此外，优选的是，第1元件由多个副元件构成，这多个副元件相对于第2元件离散地配置在该第2元件上。

此外，优选的是，多个副元件的元件面积比第2元件小。

此外，优选的是，氧气生成部具有氧生成面，该氧生成面形成于导电性基板的背面，氧生成面沿着第2电解室内的电解水溶液的流动方向朝上侧倾斜。

此外，优选的是，半导体薄膜包含CIGS系化合物半导体。

此外，优选的是，半导体薄膜包含CZTS系化合物半导体。

此外，优选的是，半导体薄膜的吸收波长端在800nm以上。

此外，优选的是，还具有氢生成助催化剂，所述氢生成助催化剂被设置于氢气生成部所具备的氢生成面。

此外，氢生成助催化剂优选是铂。

发明的效果

根据本发明，不论是在气体生成的初期、还是随着时间经过的情况下，都能够维持较高的气体生成效率，能够稳定地制造氢和氧的气体作为被完全分离的高纯度的气体。

附图说明

图1是示意性示出本发明一个实施方式的气体制造装置的一例的剖视图。

图2是图1所示的气体制造装置的俯视图。