生成氫的方法以及為此而使用的氫生成設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及生成氫的方法以及為此而使用的氫生成設備。
【背景技術】
[0002]為了可持續發展的社會而解決深刻化的環境問題以及能源問題，需要將可再生的能源真正地實用化。當前，將太陽能電池所產生的電力儲藏在蓄電池中的系統正在普及。但是，由于其重量的原因使蓄電池移動并不容易。因此，未來期待將氫作為能源介質來利用。作為能源介質的氫的優點記述如下。首先，氫容易儲藏。使含有氫的儲氣瓶移動也很容易。其次，在燃燒了氫之后所產生的最終生成物是水，其無害、安全、并且干凈。進而，氫被提供給燃料電池，并被變換成電以及熱。最后，氫通過水分解而無窮無盡地形成。
[0003]因此，利用光催化劑以及太陽光以光學方式對水進行分解來產生氫的技術，由于能夠將太陽光變換為容易利用的能源介質而受到關注。以改善氫的產生效率為目標正在推進研究以及開發。
[0004]專利文獻I公開了一種氫生成設備。如圖15所示，專利文獻I所公開的氫生成設備100具備:透明基板I ;由配置在透明基板I上的透明導電層2以及光催化劑層3所形成的光催化劑電極4 ;與透明導電層2電連接的反電極(counter electrode)8 ;在光催化劑電極3與反電極8之間設置的含有水的電解液層；將電解液層分割為與光催化劑電極4相接的第I電解液層5和與反電極8相接的第2電解液層7的隔離件6 ;用于取出在第I電解液層5的內部產生的氣體的第I氣體取出口 14 ;和用于取出在第2電解液層7的內部產生的氣體的第2氣體取出口 15。光催化劑電極4和反電極8配置為光催化劑層3的表面和反電極8的表面相對。隔離件6能夠透過電解液層中的電解質，并且，抑制電解液層中的氫氣以及氧氣的透過。根據專利文獻I的段落編號0022，透明材料I的材料的例子是玻璃或樹脂。
[0005]在先技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:國際公開第2011/089904號
【發明內容】
[0008]發明要解決的課題
[0009]如圖15所示，透明基板I構成氫生成設備100的容器的一部分。光通過透明基板I而到達光催化劑電極3。因此，在透明基板I由樹脂形成的情況下，透明基板I可能因光而劣化。
[0010]進而，由于光通過透明基板I而到達光催化劑電極3，因此夾在透明基板I以及光催化劑電極3之間的導電層2需要為透明。因此，難以用金屬來形成導電層2。
[0011]本發明的目的在于，提供一種不使基板劣化來生成氫的方法。
[0012]解決課題的手段
[0013]本發明是一種生成氫的方法，具備以下工序:
[0014](a)準備具備以下部分的氫生成設備的工序:
[0015]容器；
[0016]光半導體電極，其具備基板、遮光性的第I導電體層、以及第I半導體光催化劑層；
[0017]反電極；
[0018]導線，其將所述第I導電體層與所述反電極電連接；以及
[0019]液體，其存積在所述容器內，
[0020]其中，
[0021]所述第I導電體層夾在所述基板以及所述第I半導體光催化劑層之間，
[0022]所述第I半導體光催化劑層的至少一部分與所述液體相接，
[0023]所述反電極的至少一部分與所述液體相接，
[0024]從電解質水溶液或水所構成的群中選擇所述液體，并且
[0025]所述基板由樹脂形成，
[0026](b)對第I半導體光催化劑層照射光，在反電極上產生氫的工序。
[0027]發明效果
[0028]本發明提供一種不使基板劣化來生成氫的方法。
【附圖說明】
[0029]圖1表示在實施方式I中能夠使用的光半導體電極的剖面圖。
[0030]圖2表示在實施方式I中能夠使用的光半導體電極的剖面圖。
[0031]圖3表示在實施方式I中能夠使用的光半導體電極的剖面圖。
[0032]圖4表示在實施方式I中能夠使用的光半導體電極的剖面圖。
[0033]圖5表示在實施方式I中能夠使用的光半導體電極的剖面圖。
[0034]圖6表示在實施方式I中能夠使用的光半導體電極的剖面圖。
[0035]圖7表示在實施方式I中能夠使用的光半導體電極的剖面圖。
[0036]圖8表示在實施方式I中能夠使用的光半導體電極的剖面圖。
[0037]圖9表示實施方式I的氫生成設備的剖面圖。
[0038]圖10表示運轉中的氫生成設備的剖面圖。
[0039]圖11表示在表面具有多個柱狀突起的光半導體電極的剖面圖。
[0040]圖12表示其他氫生成設備的剖面圖。
[0041]圖13表示熱印刷法的剖面圖。
[0042]圖14A表示高縱橫比印刷法的第I工序的剖面圖。
[0043]圖14B表示繼圖14A所示的工序之后的、高縱橫比印刷法的第2工序的剖面圖。
[0044]圖14C表示具備通過高縱橫比印刷法而形成的多個柱狀突起的基板的剖面圖。
[0045]圖15是專利文獻I所包含的圖1的復制。
【具體實施方式】
[0046]以下，參照附圖來說明本發明的實施方式。
[0047](實施方式I)
[0048]圖9表示實施方式I的氫生成設備900的剖面圖。如圖9所示，氫生成設備900具備容器91、收容在容器91內的光半導體電極100、以及收容在容器91內的反電極92。光半導體電極100具備基板101、遮光性的第I導電體層102、以及第I半導體光催化劑層103。第I導電體層102夾在基板101以及第I半導體光催化劑層103之間。理想的是，容器91的內部利用隔離件95而分離為第I室96以及第2室97。理想的是，光半導體電極100以及反電極92分別設置于第I室96內以及第2室97內。液體93存積在容器91內。理想的是，液體93存積于第I室96以及第2室97。液體93是水或電解質水溶液。電解質水溶液的例子為稀硫酸、碳酸鈉水溶液、硫酸鈉水溶液、氫氧化鈉水溶液、或氫氧化鉀水溶液。
[0049]在第I室96中，光半導體電極100與液體93接觸。理想的是，光半導體電極100的至少一部分浸漬于液體93。更理想的是，光半導體電極100的整體浸漬于液體93。
[0050]第I室96具備第I排氣口 98a以及供水口 99。在第I室96內產生的氧通過第I排氣口 98a而被排氣。水通過供水口 99而被供給至第I室96內。理想的是，容器91的至少一部分由光透過性的光入射部91a構成。光入射部91a與第I半導體光催化劑層103對向。太陽光那樣的光通過光入射部91a，接著到達第I半導體光催化劑層103。容器91的材料的例子為派熱克斯(Pyrex，注冊商標)玻璃以及丙烯酸樹脂。光半導體電極100與液體93的液面正交。光入射部91a也與液體93的液面正交。
[0051]如圖12所示，光入射部91a可以省略。在此情況下，理想的是板狀的光半導體電極100被浸漬于液體93，使得與液體93的液面平行。
[0052]在第2室97中，反電極92與液體93接觸。理想的是，反電極92的至少一部分浸漬于液體93。更理想的是，反電極93的整體浸漬于液體93。第2室97具備第2排氣口98。在第2室97內產生的氫從第2排氣口 98b排出。
[0053]第I導電體層102利用導線94與反電極92電連接。
[0054]反電極92是指，不經由電解液而從光半導體電極100授受電子的電極。只要反電極92與第I導電體層102電連接，則反電極92以及光半導體電極100之間的位置關系沒有限定。
[0055]液體93是水或電解質水溶液。優選為電解質水溶液。電解質水溶液為酸性或堿性。液體93能夠不斷注入到容器91內。取而代之，也可以僅在氫生成設備運轉時注入液體93。
[0056]隔離件95由使液體93透過并且能夠阻斷在第I室96以及第2室97內產生的氣體的材料形成。換言之，雖然液體93能夠通過隔離件95，但氣