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公開番号2025020476
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-13
出願番号2022003323
出願日2022-01-12
発明の名称電解システム
出願人株式会社カネカ
代理人個人
主分類C25B 9/00 20210101AFI20250205BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】本発明は、従来に比べて効率的に電解液を分解できる電解システムを提供する。
【解決手段】太陽電池と、光触媒電極と対極と電解液を有する電解槽と、電解槽に電解液を供給する供給流路と、供給流路の中途に設けられ、太陽電池の熱を、供給流路を通過する電解液に伝熱する伝熱部を備える構成とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
太陽電池と、
光触媒電極と対極と電解液を有する電解槽と、
前記電解槽に前記電解液を供給する供給流路と、
前記供給流路の中途に設けられ、前記太陽電池の熱を、前記供給流路を通過する前記電解液に伝熱する伝熱部を備える、電解システム。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記太陽電池上に前記電解槽が配されている、請求項１に記載の電解システム。
【請求項３】
前記太陽電池は、前記光触媒電極と前記対極間に電圧を印加する、請求項１又は２に記載の電解システム。
【請求項４】
前記電解槽は、透過する光を所定の波長以下の短波長光と前記短波長光に比べて長波長の長波長光とに分離し、前記短波長光を前記光触媒電極に導き、前記長波長光を前記太陽電池に導く波長分離部を備える、請求項１～３のいずれか１項に記載の電解システム。
【請求項５】
前記波長分離部上に反射防止フィルムを備える、請求項４に記載の電解システム。
【請求項６】
前記電解槽は、光を受光する受光部を有し、
前記対極は、前記光触媒電極に比べて前記受光部側に位置する、請求項１～５のいずれか１項に記載の電解システム。
【請求項７】
少なくとも２つの電解槽を有し、
前記太陽電池は、前記太陽電池を平面視したときに、前記２つの電解槽の光触媒電極の間に位置する、請求項１～６のいずれか１項に記載の電解システム。
【請求項８】
気体貯蔵部を有し、
前記電解槽は、前記光触媒電極と前記対極の間にイオン交換部を有し、
前記イオン交換部は、前記電解槽を前記光触媒電極側の空間と前記対極側の空間に区切っており、
前記気体貯蔵部は、前記対極側の空間と連通し、前記対極側の空間内から流出する気体を貯蔵可能である、請求項１～７のいずれか１項に記載の電解システム。
【請求項９】
前記気体貯蔵部と前記電解槽を接続する接続部を有し、
前記接続部は、前記対極よりも前記電解槽の頂部側に接続されている、請求項８に記載の電解システム。
【請求項１０】
少なくとも２つの電解槽を有し、
前記２つの電解槽は、前記光触媒電極と前記対極の間にイオン交換部を有し、
前記イオン交換部は、前記電解槽を前記光触媒電極側の空間と前記対極側の空間に区切っており、
前記２つの電解槽は、前記光触媒電極側の空間が連通した連通流路を備えており、
前記２つの電解槽は、第１電解槽と第２電解槽であり、
前記第１電解槽の前記光触媒電極側の空間に前記電解液を供給する電解液供給部を有し、
前記連通流路は、中途に前記第１電解槽側から前記第２電解槽側への前記電解液の移動のみを許容する逆止弁を備える、請求項１～９のいずれか１項に記載の電解システム。
（【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、水等の電解液を分解する電解システムに関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、燃料電池モジュールの普及により、燃料電池モジュールの燃料極に使用される水素原料の需要が増えている。
水素原料の製法として、太陽光によって水を分解し、水素を発生させる光触媒が注目されている（例えば、特許文献１）。
光触媒による水素原料の製法は、光触媒を塗膜した電極（以下、光触媒電極ともいう）で太陽光を受光し、光触媒電極と対極との間で水の分解電圧を印加することで、対極上で水が分解され、二酸化炭素を排出させずに水素を発生できるので、従来の化石燃料を用いた水素の製法に比べて環境負荷が小さい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０１９／２１６２８４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、光触媒を用いた電解装置は、環境負荷が小さいものの、水の電解効率が小さく、更なる電解効率の向上が求められていた。
【０００５】
そこで、本発明は、従来に比べて効率的に電解液を分解できる電解システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題を解決するために本発明は、以下のことを検討した。
光触媒を用いた水の電解装置では、水を電解するための電圧が足らず、補助電源として太陽電池を設けて太陽電池の起電力で水の電解電位まで電圧をかけることが多い。
太陽電池の発電効率は、例えばシリコン太陽電池の場合、温度が上がるごとに発電量が低下する傾向があるが、太陽光の下では、太陽電池の温度が常温に比べて大きく上昇する傾向がある。
一方、光触媒電極を用いた電解装置では、例えば、バナジン酸ビスマスや酸化鉄などの金属酸化物を用いた光触媒電極で、稼働温度を上昇させると電荷キャリア輸送が改善し電解効率が増加する傾向がある。
そこで、本発明者は、太陽電池で生じる熱量を電解装置の加熱に使用することで、太陽電池の発電効率と電解装置の電解効率がともに向上できると考えた。
【０００７】
上記した考えのもと導き出された本発明の一つの様相は、太陽電池と、光触媒電極と対極と電解液を有する電解槽と、前記電解槽に前記電解液を供給する供給流路と、前記供給流路の中途に設けられ、前記太陽電池の熱を、前記供給流路を通過する前記電解液に伝熱する伝熱部を備える、電解システムである。
【０００８】
ここでいう「太陽電池の熱」とは、太陽電池が発電することによって生じる熱量だけではなく、太陽光等の光によって加熱される際に生じる熱量も含む。
【０００９】
本様相によれば、太陽電池の熱で電解液を加熱するので、電解液によって太陽電池を冷却しつつ、電解槽内の電解液を昇温できる。そのため、太陽電池の発電効率を向上させつつ、電解槽内での電解液の電解効率を向上できる。
【００１０】
好ましい様相は、前記太陽電池上に前記電解槽が配されていることである。
（【００１１】以降は省略されています）

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