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公開番号2025020019
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-07
出願番号2024114429
出願日2024-07-18
発明の名称光触媒膜付き基体及びこれを用いた水分解装置
出願人日本板硝子株式会社,国立大学法人東京大学
代理人弁理士法人青藍国際特許事務所
主分類B01J 35/39 20240101AFI20250131BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】水分解装置に使用される光触媒膜付き基体を改良する。
【解決手段】基体1と、光触媒膜2と、基体1と光触媒膜2との間に配置された下地膜3と、を備えた光触媒膜付き基体10を提供する。光触媒膜2は、光照射を受けて水から気体を生成する光触媒作用を奏しうる光触媒粒子と、光触媒粒子に接するバインダと、を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
基体と、光触媒膜と、前記基体と前記光触媒膜との間に配置された下地膜と、を備え、
前記光触媒膜は、光照射を受けて水から気体を生成する光触媒作用を奏しうる光触媒粒子と、前記光触媒粒子に接するバインダと、を含む、光触媒膜付き基体。
続きを表示（約 650 文字）【請求項２】
温水浸漬試験を適用した後に、前記基体から前記光触媒膜が剥離しない、請求項１に記載の光触媒膜付き基体。
ただし、前記温水浸漬試験は、前記光触媒膜付き基体を４０℃の水中に４日間浸漬する試験である。
【請求項３】
前記下地膜は、５ｎｍ以上２５０ｎｍ以下の厚さを有する、請求項１に記載の光触媒膜付き基体。
【請求項４】
前記下地膜は、Ａｌを含む、請求項１に記載の光触媒膜付き基体。
【請求項５】
前記光触媒膜において、前記光触媒粒子と前記バインダとの比が、質量基準で９９：１～５０：５０の範囲にある、請求項１に記載の光触媒膜付き基体。
【請求項６】
前記光触媒膜において、前記光触媒粒子と前記バインダとの比が、質量基準で９９：１～８０：２０の範囲にある、請求項５に記載の光触媒膜付き基体。
【請求項７】
前記バインダは、Ａｌを含む、請求項１に記載の光触媒膜付き基体。
【請求項８】
前記バインダは、Ｓｉをさらに含む、請求項７に記載の光触媒膜付き基体。
【請求項９】
前記バインダは、非球状粒子を含み、
前記非球状粒子は、短径Ｌ２に対する長径Ｌ１の比が３以上である、請求項１に記載の光触媒膜付き基体。
【請求項１０】
前記基体は、ガラス板又はガラス繊維を含む、請求項１に記載の光触媒膜付き基体。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光触媒膜付き基体に関し、さらに光触媒膜付き基体を用いた水分解装置に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
光触媒を用いて水を分解する水素製造技術が注目されている。光エネルギーを用いて水を直接分解する水素製造技術は、安価な水素を大規模に供給する技術になりうるためである。この可能性を追求するために種々の光触媒粒子が開発されている。例えば非特許文献１には、ＡｌをドープしたＳｒＴｉＯ
3
粒子の特定の結晶面に助触媒を選択的に導入した光触媒が開示されている。この光触媒粒子は、ほぼ１００％の量子収率で水を分解し、水素及び酸素を生成することを可能にする。また、特許文献１には、ＡｌをドープしたＳｒＴｉＯ
3
粒子に非特許文献１とは異なる助触媒を担持した光触媒粒子が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
Nature, 2020, vol.581, pp.411-414
【特許文献】
【０００４】
特開２０２３－８８０５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これまでのところ、水素製造技術における開発のターゲットは、光触媒粒子の改良に主眼が置かれている。その一方、光触媒粒子を基体に固定する技術については、本発明者が知る限り、ほとんど検討が進められていない。そこで、本発明は、水分解装置のキーデバイスになりうる新たな光触媒膜付き基体の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
水素を安定して供給するためには、水分解装置の使用可能期間の長期化が望まれる。本発明者は、使用可能期間の長期化の観点から検討した結果、水分解装置の運転期間において水と発生する気体とに曝され続ける光触媒膜付き基体の耐久性に改善の余地があることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
本発明は、
基体と、光触媒膜と、前記基体と前記光触媒膜との間に配置された下地膜と、を備え、
前記光触媒膜は、光照射を受けて水から気体を生成する光触媒作用を奏しうる光触媒粒子と、前記光触媒粒子に接するバインダと、を含む、光触媒膜付き基体、を提供する。
【０００８】
また、本発明は、本発明による光触媒膜付き基体を備えた水分解装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、水素を安定して供給することに適した光触媒膜付き基体及び水分解装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
光触媒膜付き基体の一例を示す断面図である。
水分解装置の一例を示す部分断面図である。
実施例で測定した水素発生試験の結果を示すグラフである。
実施例で作製した光触媒膜付き基体の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した結果を示す図である。
実施例で作製した光触媒膜付き基体の断面をＳＥＭで観察した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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