[发明专利]光催化剂电极、人工光合作用模块及人工光合作用装置

说明书

本发明提供一种在使用透明导电体层的情况下，即使增加面积，电阻也小的光催化剂电极、人工光合作用模块及人工光合作用装置。光催化剂电极具有基板、透明导电体层、光催化剂层及线性金属导电体，且通过光分解水而产生气体，该光催化剂电极中，依次层叠有基板、透明导电体层及光催化剂层，且线性金属导电体与透明导电体层接触。人工光合作用模块具备：氧产生电极，通过光分解水而产生氧；及氢产生电极，通过光分解水而产生氢，并且沿光的行进方向串联配置有氧产生电极和氢产生电极。氧产生电极和氢产生电极的至少一个为上述光催化剂电极的结构。人工光合作用装置具有人工光合作用模块，且使水循环而利用。

技术领域

本发明涉及一种通过光分解水而产生气体的光催化剂电极、人工光合作用模块及人工光合作用装置，尤其涉及一种使用了透明导电体层的光催化剂电极、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中记载有一种水解用半导体光电极，其至少从光接收面侧具备：光催化剂膜；透明导电膜；半导体层，承载有透明基板、透明导电膜、电荷传输层及色素；以及太阳能电池，包含金属基板；及氢产生用催化剂层，在透明基板上埋设有用于电连接透明基板的表面和背面的透明导电膜的电极。并且，在专利文献1中记载有一种水解装置，其中，光接收面侧在透明的框体中具有上述水解用半导体电极和电解质水溶液，框体具有氧气取出口和氢气取出口。

在专利文献2中记载有一种光电化学电池，其具备：光电转换层，具有第1 面和第2面；第1催化剂层，该第1催化剂层具备设置于光电转换层的第1面上的第1电极、配置于第1电极上的多个催化剂部及配置于多个催化剂部之间的间隙的透明介电部；第2电极，设置于光电转换层的第2面上；及第2催化剂层，与第2电极电连接，在导电部的外侧设置有催化剂部。专利文献2的光电化学电池配置于电解槽内，且浸渍于电解液中而使用。

在非专利文献1中记载有一种串联的模块，作为氧产生电极，使用在FTO (掺氟氧化锡 )的光学上透明的电极上形成有BiVO₄薄膜的电极，产生氧和氢。以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-265697号公报

专利文献2：国际公开第2015/146012号

非专利文献

非专利文献1：Journal of American Chemical Society(2015) v137.974-981.

发明内容

发明要解决的技术课题

在上述专利文献1中用于电解质水溶液中，在专利文献2中用于电解液中，在非专利文献1中氧产生电极也用于水溶液中，均适合用于液中。

在专利文献1中，在玻璃基板等透明基板上形成贯穿孔并填充电极形成材料来形成电极。在透明基板的两面形成透明导电膜，透明导电膜与电极被电连接。在专利文献1的结构中，虽然保护了电极，但是为了制作电极，需要通过溶液工艺等形成，因干燥等的影响，电极表面的形状成为劣化的形状，在与透明电极的界面产生接触电阻，难以获得效果。

在专利文献2中，在导电部的外侧设置有催化剂部，但是在光电化学电池浸渍于电解液中而使用的情况下，电解液从导电部与催化剂部的界面侵入，有可能带来导电部的电阻增加等不良影响。

在非专利文献1中使用FTO(掺氟氧化锡 )，但是在非专利文献1中光活性区域的面积小且为0.54cm²。已知由FTO(掺氟氧化锡 )等构成的透明导电膜的电阻高，但是目前的情况是在非专利文献1中对于在增加电极面积的情况下的电阻未作任何考虑。