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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024121629
(43)【公開日】2024-09-06
(54)【発明の名称】水素生成システム
(51)【国際特許分類】
C25B 9/50 20210101AFI20240830BHJP
C01B 3/04 20060101ALI20240830BHJP
C01B 15/027 20060101ALI20240830BHJP
B01J 35/39 20240101ALI20240830BHJP
C25B 1/04 20210101ALI20240830BHJP
C25B 9/00 20210101ALI20240830BHJP
C25B 1/30 20060101ALI20240830BHJP
【ＦＩ】
C25B9/50
C01B3/04 A
C01B15/027
B01J35/02 J
C25B1/04
C25B9/00 A
C25B1/30
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023028833
(22)【出願日】2023-02-27
(71)【出願人】
【識別番号】000000941
【氏名又は名称】株式会社カネカ
(74)【代理人】
【識別番号】100100480
【弁理士】
【氏名又は名称】藤田 隆
(74)【代理人】
【識別番号】100201455
【弁理士】
【氏名又は名称】横尾 宏治
(72)【発明者】
【氏名】山口 洋一
(72)【発明者】
【氏名】松田 国治
【テーマコード（参考）】
4G169
4K021
【Ｆターム（参考）】
4G169AA03
4G169BA48A
4G169CB81
4G169DA06
4G169HB01
4G169HB06
4G169HC15
4G169HE09
4G169HF03
4G169HF05
4K021AA01
4K021BA02
4K021BC08
4K021DB31
4K021DB43
4K021DB53
4K021DC03
(57)【要約】
【課題】本発明は、夜間でも水素をオンサイトで生成することができる水素生成システムを提供する。
【解決手段】水素発生装置と、面状光源を有し、水素発生装置は、光触媒電極と、受光側窓部を有し、受光側窓部を透過した太陽光を光触媒電極で受光して水素を発生するものであり、面状光源は、光触媒電極に向かって光触媒電極の吸収波長域を含む光を照射可能である構成とする。この構成によれば、夜間でも面状光源を点灯することで水素をオンサイトで生成できる。
【選択図】図１
【解決手段】水素発生装置と、面状光源を有し、水素発生装置は、光触媒電極と、受光側窓部を有し、受光側窓部を透過した太陽光を光触媒電極で受光して水素を発生するものであり、面状光源は、光触媒電極に向かって光触媒電極の吸収波長域を含む光を照射可能である構成とする。この構成によれば、夜間でも面状光源を点灯することで水素をオンサイトで生成できる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
水素発生装置と、面状光源を有し、
前記水素発生装置は、光触媒電極と、受光側窓部を有し、前記受光側窓部を透過した太陽光を前記光触媒電極で受光して水素を発生するものであり、
前記面状光源は、前記光触媒電極に向かって前記光触媒電極の吸収波長域を含む光を照射可能である、水素生成システム。
前記水素発生装置は、光触媒電極と、受光側窓部を有し、前記受光側窓部を透過した太陽光を前記光触媒電極で受光して水素を発生するものであり、
前記面状光源は、前記光触媒電極に向かって前記光触媒電極の吸収波長域を含む光を照射可能である、水素生成システム。
【請求項2】
前記水素発生装置は、前記受光側窓部と前記光触媒電極を挟んで対向する光源側窓部を有し、
前記面状光源は、発光面が前記光源側窓部を挟んで前記光触媒電極と対向し、かつ前記光源側窓部を介して前記光触媒電極に向かって前記光触媒電極の吸収波長域を含む光を照射可能である、請求項１に記載の水素生成システム。
前記面状光源は、発光面が前記光源側窓部を挟んで前記光触媒電極と対向し、かつ前記光源側窓部を介して前記光触媒電極に向かって前記光触媒電極の吸収波長域を含む光を照射可能である、請求項１に記載の水素生成システム。
【請求項3】
前記光触媒電極は、導電性基材上に光触媒が積層されたものであり、
前記面状光源の発光領域は、前記光触媒電極を正面視したときに、前記光触媒電極の前記光触媒が積層された面積の大部分で重なる、請求項１又は２に記載の水素生成システム。
前記面状光源の発光領域は、前記光触媒電極を正面視したときに、前記光触媒電極の前記光触媒が積層された面積の大部分で重なる、請求項１又は２に記載の水素生成システム。
【請求項4】
前記面状光源は、消灯時に鏡面を形成するものである、請求項３に記載の水素生成システム。
【請求項5】
前記水素発生装置は、前記受光側窓部を透過した太陽光を前記光触媒電極で受光して、水から過酸化水素と水素を生成する、請求項１又は２に記載の水素生成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光触媒を使用して水素を生成する水素生成システムに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、燃料電池モジュールの普及により、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、光触媒で太陽光を受光し電圧を印加することで、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。
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、光触媒で太陽光を受光し電圧を印加することで、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】
【特許文献1】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、光触媒は、太陽光が照射されない夜間では水素を生成することができず、夜間にはオンサイトで水素を生成できない問題があった。
【0005】
そこで、本発明は、夜間でも水素をオンサイトで生成することができる水素生成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の本発明の一つの様相は、水素発生装置と、面状光源を有し、前記水素発生装置は、光触媒電極と、受光側窓部を有し、前記受光側窓部を透過した太陽光を前記光触媒電極で受光して水素を発生するものであり、前記面状光源は、前記光触媒電極に向かって前記光触媒電極の吸収波長域を含む光を照射可能である、水素生成システムである。
【0007】
本様相によれば、面状光源によって光触媒電極に光を照射して水素を発生することができるので、夜間でも水素をオンサイトで生成できる。
本様相によれば、曇りの日等で太陽光の光量が足らない場合でも面状光源を点灯することで太陽光の光量を補足できるため、所望量の水素を生成できる。
本様相によれば、曇りの日等で太陽光の光量が足らない場合でも面状光源を点灯することで太陽光の光量を補足できるため、所望量の水素を生成できる。
【0008】
好ましい様相は、前記水素発生装置は、前記受光側窓部と前記光触媒電極を挟んで対向する光源側窓部を有し、前記面状光源は、発光面が前記光源側窓部を挟んで前記光触媒電極と対向し、かつ前記光源側窓部を介して前記光触媒電極に向かって前記光触媒電極の吸収波長域を含む光を照射可能であることである。
【0009】
本様相によれば、面状光源から光を照射する側と、太陽光が照射される側が別方向であるため、面状光源からの照射光と太陽光の双方の光によって水素を生成できる。
【0010】
好ましい様相は、前記光触媒電極は、導電性基材上に光触媒が積層されたものであり、前記面状光源の発光領域は、前記光触媒電極を正面視したときに、前記光触媒電極の前記光触媒が積層された面積の大部分で重なることである。
【0011】
ここでいう「大部分」とは、全体の５０％超過を占める部分をいう。
【0012】
本様相によれば、光触媒に面状光を照射できるので、より効率的に水素を生成できる。
【0013】
好ましい様相は、前記面状光源は、消灯時に鏡面を形成するものである。
【0014】
本様相によれば、面状光源を消灯することで鏡面を構成するので、太陽光の面状光源での反射光を光触媒に照射することができ、より効率的に水素を生成できる。
【0015】
好ましい様相は、前記水素発生装置は、前記受光側窓部を透過した太陽光を前記光触媒電極で受光して、水から過酸化水素と水素を生成することである。
【0016】
本様相によれば、夜間を問わず、オンサイトで過酸化水素と水素を生成できるので、生成した過酸化水素によって除菌等を行うことができる。
【発明の効果】
【0017】
本発明の水素生成システムによれば、夜間であっても水素をオンサイトで生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の第１実施形態の水素生成システムを概念的に示した断面図である。
【図3】本発明の他の実施形態の水素生成システムの説明図であり、（ａ）は水素生成システムを概念的に示した斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【0020】
本発明の第１実施形態の水素生成システム１は、図１のように、水素発生装置２と、面状光源３を備えている。
水素発生装置２は、光エネルギーによって、電解液１５から水素と過酸化水素を発生させる部位であり、電解槽１０と、光触媒電極１１と、対電極１２と、イオン交換部１３と、電解液１５と、補助電源１６を備えている。
水素発生装置２は、電解槽１０内の電解液１５に光触媒電極１１と対電極１２が浸漬され、電解槽１０の外部で光触媒電極１１と対電極１２の間に補助電源１６が電気的に接続されている。
水素発生装置２は、光エネルギーによって、電解液１５から水素と過酸化水素を発生させる部位であり、電解槽１０と、光触媒電極１１と、対電極１２と、イオン交換部１３と、電解液１５と、補助電源１６を備えている。
水素発生装置２は、電解槽１０内の電解液１５に光触媒電極１１と対電極１２が浸漬され、電解槽１０の外部で光触媒電極１１と対電極１２の間に補助電源１６が電気的に接続されている。
【0021】
電解槽１０は、図１のように、受光側窓部２０と、光源側窓部２１と、水素排出部２２と、過酸化水素排出部２３と、図示しない電解液供給部を備えている。
受光側窓部２０は、太陽光を透過可能な窓部であり、光触媒電極１１と対向するように設けられている。
光源側窓部２１は、面状光源３から照射される照射光を透過可能な窓部であり、光触媒電極１１と対電極１２を挟んで対向するように設けられている。
水素排出部２２は、電解槽１０内で発生した水素を電解槽１０の外部に排出する部位である。
過酸化水素排出部２３は、電解槽１０内で発生した過酸化水素を電解槽１０の外部に排出する部位である。
電解液供給部は、電解槽１０内に電解液１５を補充する部位である。
受光側窓部２０は、太陽光を透過可能な窓部であり、光触媒電極１１と対向するように設けられている。
光源側窓部２１は、面状光源３から照射される照射光を透過可能な窓部であり、光触媒電極１１と対電極１２を挟んで対向するように設けられている。
水素排出部２２は、電解槽１０内で発生した水素を電解槽１０の外部に排出する部位である。
過酸化水素排出部２３は、電解槽１０内で発生した過酸化水素を電解槽１０の外部に排出する部位である。
電解液供給部は、電解槽１０内に電解液１５を補充する部位である。
【0022】
光触媒電極１１は、光を受光することで電解液１５を酸化して過酸化水素を発生させるアノード電極である。
光触媒電極１１は、導電性基材３０上に光触媒３１が積層されたものである。
導電性基材３０は、導電性を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、透明基板上に透明導電性酸化物が積層された透明導電性酸化物基板や金属基板などが使用できる。
光触媒３１は、過酸化水素の生成反応における光触媒活性を有するものであれば、特に限定されるものではない。光触媒３１としては、三酸化タングステン（ＷＯ３）触媒、バナジン酸ビスマス（ＢｉＶＯ４）触媒、酸化スズ（ＳｎＯ２）触媒、酸化チタン（ＴｉＯ２）触媒、ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）触媒などが使用できる。
光触媒電極１１は、導電性基材３０上に光触媒３１が積層されたものである。
導電性基材３０は、導電性を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、透明基板上に透明導電性酸化物が積層された透明導電性酸化物基板や金属基板などが使用できる。
光触媒３１は、過酸化水素の生成反応における光触媒活性を有するものであれば、特に限定されるものではない。光触媒３１としては、三酸化タングステン（ＷＯ３）触媒、バナジン酸ビスマス（ＢｉＶＯ４）触媒、酸化スズ（ＳｎＯ２）触媒、酸化チタン（ＴｉＯ２）触媒、ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）触媒などが使用できる。
【0023】
対電極１２は、光触媒電極１１と対をなし、電解液１５を還元して水素を発生させるカソード電極である。
対電極１２は、導電性を有するものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、白金電極や金電極、銀電極などが使用できる。
対電極１２は、厚み方向に貫通した複数の貫通孔又は切り欠きが形成されており、厚み方向に電解液１５が通過可能となっている。
本実施形態の対電極１２は、白金メッシュである。
対電極１２は、導電性を有するものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、白金電極や金電極、銀電極などが使用できる。
対電極１２は、厚み方向に貫通した複数の貫通孔又は切り欠きが形成されており、厚み方向に電解液１５が通過可能となっている。
本実施形態の対電極１２は、白金メッシュである。
【0024】
イオン交換部１３は、膜状体であり、厚み方向において、特定のイオンのみを移動可能とし、残りのイオンや電子の移動を規制する部位である。
本実施形態のイオン交換部１３は、陽イオン交換膜であり、陰イオンや電子の移動を制限又は不能にし、陽イオンだけを移動可能としている。また、イオン交換部１３は、厚み方向のガスの流通を遮断する遮断膜でもある。
イオン交換部１３は、水素や酸素がクロスオーバーしなければ材質は特に限定されない。
イオン交換部１３としては、例えば、ナフィオン（登録商標）等のパーフルオロアルキルスルホン酸系ポリマーの膜などの高分子膜が使用できる。
本実施形態のイオン交換部１３は、陽イオン交換膜であり、陰イオンや電子の移動を制限又は不能にし、陽イオンだけを移動可能としている。また、イオン交換部１３は、厚み方向のガスの流通を遮断する遮断膜でもある。
イオン交換部１３は、水素や酸素がクロスオーバーしなければ材質は特に限定されない。
イオン交換部１３としては、例えば、ナフィオン（登録商標）等のパーフルオロアルキルスルホン酸系ポリマーの膜などの高分子膜が使用できる。
【0025】
電解液１５は、還元することで水素を発生し、酸化することで過酸化水素を発生する電解液であり、水を含む水溶液である。
電解液１５は、例えば、水などが使用でき、反応を促進する観点から、電解液１５には炭酸水素ナトリウム等の電解質が添加されていてもよい。
電解液１５は、例えば、水などが使用でき、反応を促進する観点から、電解液１５には炭酸水素ナトリウム等の電解質が添加されていてもよい。
【0026】
補助電源１６は、光触媒電極１１で光を受光することで発生する光触媒電極１１と対電極１２の間の電位差が、所定の範囲になるように電圧を印加して補助する電源装置である。
補助電源１６は、光触媒電極１１と対電極１２の間に電圧を印加できるものであれば特に限定されるものではないが、環境負荷の観点から太陽電池であることが好ましい。
補助電源１６は、面状光源３に電力を供給可能となっている。
補助電源１６は、光触媒電極１１と対電極１２の間に電圧を印加できるものであれば特に限定されるものではないが、環境負荷の観点から太陽電池であることが好ましい。
補助電源１６は、面状光源３に電力を供給可能となっている。
【0027】
面状光源３は、発光領域を含む発光面４０を有し、発光面４０の発光領域から面状に広がる面状光を照射する光源であり、例えば、有機ＥＬパネルやＬＥＤを散りばめたＬＥＤパネルを採用できる。
本実施形態の面状光源３は、有機ＥＬパネルであり、拡散光を照射することが可能となっている。
面状光源３は、点灯時に発光領域が発光し、消灯時に発光面４０が鏡面となるものである。すなわち、面状光源３は、点灯時に光源として機能し、消灯時に反射板として機能するものである。
本実施形態の面状光源３は、有機ＥＬパネルであり、拡散光を照射することが可能となっている。
面状光源３は、点灯時に発光領域が発光し、消灯時に発光面４０が鏡面となるものである。すなわち、面状光源３は、点灯時に光源として機能し、消灯時に反射板として機能するものである。
【0028】
面状光源３は、光触媒３１の少なくとも吸収波長域の光を照射可能となっており、少なくとも一つのピーク波長が光触媒３１の吸収波長域にある光を照射可能であることが好ましい。
ここでいう「吸収波長域」とは、最大の吸光度の１０％以上の吸収を示す波長域をいう。
例えば、光触媒３１がヘマタイト触媒である場合には、主に０ｎｍ～６００ｎｍに吸収波長域を有するので、面状光源３は、０ｎｍ～６００ｎｍにピーク波長を少なくとも一つ有する光を照射可能であることが好ましい。
また、光触媒３１が三酸化タングステン（ＷＯ３）触媒である場合には、主に０ｎｍ～４００ｎｍに吸収波長域を有するので、面状光源３は、０ｎｍ～４００ｎｍにピーク波長を少なくとも一つ有する光を照射可能であることが好ましい。
光触媒３１がバナジン酸ビスマス（ＢｉＶＯ４）触媒である場合には、主に０ｎｍ～５００ｎｍに吸収波長域を有するので、面状光源３は、０ｎｍ～５００ｎｍにピーク波長を少なくとも一つ有する光を照射可能であることが好ましい。
光触媒３１が酸化チタン（ＴｉＯ２）触媒である場合には、０ｎｍ～４００ｎｍに吸収波長域を有するので、面状光源３は、０ｎｍ～４００ｎｍにピーク波長を少なくとも一つ有する光を照射可能であることが好ましい。
ここでいう「吸収波長域」とは、最大の吸光度の１０％以上の吸収を示す波長域をいう。
例えば、光触媒３１がヘマタイト触媒である場合には、主に０ｎｍ～６００ｎｍに吸収波長域を有するので、面状光源３は、０ｎｍ～６００ｎｍにピーク波長を少なくとも一つ有する光を照射可能であることが好ましい。
また、光触媒３１が三酸化タングステン（ＷＯ３）触媒である場合には、主に０ｎｍ～４００ｎｍに吸収波長域を有するので、面状光源３は、０ｎｍ～４００ｎｍにピーク波長を少なくとも一つ有する光を照射可能であることが好ましい。
光触媒３１がバナジン酸ビスマス（ＢｉＶＯ４）触媒である場合には、主に０ｎｍ～５００ｎｍに吸収波長域を有するので、面状光源３は、０ｎｍ～５００ｎｍにピーク波長を少なくとも一つ有する光を照射可能であることが好ましい。
光触媒３１が酸化チタン（ＴｉＯ２）触媒である場合には、０ｎｍ～４００ｎｍに吸収波長域を有するので、面状光源３は、０ｎｍ～４００ｎｍにピーク波長を少なくとも一つ有する光を照射可能であることが好ましい。
【0029】
続いて、本実施形態の水素生成システム１の各部位の位置関係について説明する。
【0030】
水素発生装置２は、図１のように、光触媒電極１１と対電極１２の間にイオン交換部１３が位置しており、光触媒電極１１と対電極１２がイオン交換部１３を挟んで対向している。
面状光源３は、図２のように、発光面４０の発光領域が水素発生装置２側を向くように光源側窓部２１と重なっている。
面状光源３は、図１から読み取れるように、平面視したときに、発光面４０の発光領域が光触媒電極１１の光触媒３１の積層部分と大部分が重なっている。
光触媒電極１１は、導電性基材３０が受光側窓部２０側を向いており、光触媒３１が光源側窓部２１側を向いている。すなわち、導電性基材３０は、光触媒３１に対して受光側窓部２０側にある。
水素排出部２２は、イオン交換部１３よりも対電極１２側であって電解槽１０の上部に設けられている。
過酸化水素排出部２３は、電解液１５の液面と同一に設けられており、過酸化水素が発生し、電解液１５の液位が高くなると、電解液１５が外部に排出される。
面状光源３は、図２のように、発光面４０の発光領域が水素発生装置２側を向くように光源側窓部２１と重なっている。
面状光源３は、図１から読み取れるように、平面視したときに、発光面４０の発光領域が光触媒電極１１の光触媒３１の積層部分と大部分が重なっている。
光触媒電極１１は、導電性基材３０が受光側窓部２０側を向いており、光触媒３１が光源側窓部２１側を向いている。すなわち、導電性基材３０は、光触媒３１に対して受光側窓部２０側にある。
水素排出部２２は、イオン交換部１３よりも対電極１２側であって電解槽１０の上部に設けられている。
過酸化水素排出部２３は、電解液１５の液面と同一に設けられており、過酸化水素が発生し、電解液１５の液位が高くなると、電解液１５が外部に排出される。
【0031】
続いて、本実施形態の水素生成システム１によって水素を生成する動作について説明する。
【0032】
まず、太陽が昇り、太陽光が照射される昼間の時間帯について説明する。なお、面状光源３は点灯していても消灯していてもよいが、消灯しているものとして説明する。
【0033】
昼間の時間帯では、太陽光が受光側窓部２０を透過し、さらに導電性基材３０を透過して光触媒３１に受光し、補助電源１６によって光触媒電極１１と対電極１２との間に電圧を印加する。光触媒３１を透過した太陽光は、その一部が対電極１２で再度光触媒３１側に反射される。また、対電極１２の貫通孔を通過した太陽光は、光源側窓部２１を透過し、面状光源３の発光面４０で光触媒３１側に反射される。
このとき、光触媒電極１１上では電解液１５が酸化されて過酸化水素が生成され、対電極１２上では電解液１５が還元（分解）されて水素が生成される。
このように、本実施形態の水素生成システム１では、太陽光が照射される昼間の時間帯において太陽光の直射光だけではなく対電極１２での反射光や面状光源３での反射光によって光触媒３１が活性化するので、高効率に水素と過酸化水素を生成することができる。
このとき、光触媒電極１１上では電解液１５が酸化されて過酸化水素が生成され、対電極１２上では電解液１５が還元（分解）されて水素が生成される。
このように、本実施形態の水素生成システム１では、太陽光が照射される昼間の時間帯において太陽光の直射光だけではなく対電極１２での反射光や面状光源３での反射光によって光触媒３１が活性化するので、高効率に水素と過酸化水素を生成することができる。
【0034】
続いて、太陽が沈み太陽光が照射されない夜間の時間帯について説明する。
【0035】
夜間の時間帯では、太陽光が実質的にないので、面状光源３を点灯させ、補助電源１６によって光触媒電極１１と対電極１２との間に電圧を印加する。面状光源３を点灯させると、面状光源３の発光領域から照射される光は、光源側窓部２１を通過し、さらに対電極１２の貫通孔を通過して光触媒３１に照射される。
このとき、光触媒電極１１上では電解液１５が酸化されて過酸化水素が生成され、対電極１２上では電解液１５が還元（分解）されて水素が生成される。
このように、本実施形態の水素生成システム１では、太陽光が照射されない夜間の時間帯においても面状光源３の照射光によって光触媒３１が活性化するので、水素と過酸化水素を生成することができる。
このとき、光触媒電極１１上では電解液１５が酸化されて過酸化水素が生成され、対電極１２上では電解液１５が還元（分解）されて水素が生成される。
このように、本実施形態の水素生成システム１では、太陽光が照射されない夜間の時間帯においても面状光源３の照射光によって光触媒３１が活性化するので、水素と過酸化水素を生成することができる。
【0036】
第１実施形態の水素生成システム１によれば、面状光源３によって光触媒電極１１に光を照射して水素を発生することができるので、夜間でも水素をオンサイトで生成できる。
第１実施形態の水素生成システム１によれば、曇りの日等で太陽光の光量が足らない場合でも面状光源３を点灯することで所望量の水素を生成できる。
第１実施形態の水素生成システム１によれば、曇りの日等で太陽光の光量が足らない場合でも面状光源３を点灯することで所望量の水素を生成できる。
【0037】
第１実施形態の水素生成システム１によれば、面状光源３から光を照射する側と、太陽光が照射される側が別方向であるため、面状光源３からの照射光と太陽光の双方の光によって水素を生成できる。
【0038】
第１実施形態の水素生成システム１によれば、面状光源３の発光領域は、光触媒電極１１を正面視したときに、光触媒電極１１の光触媒３１が積層された面積の大部分で重なっており、光触媒３１に面状光を照射できるので、より効率的に水素を生成できる。
【0039】
第１実施形態の水素生成システム１によれば、面状光源３を消灯することで鏡面を構成するので、太陽光の面状光源３での反射光を光触媒３１に照射することができ、より効率的に水素を生成できる。
【0040】
第１実施形態の水素生成システム１によれば、夜間を問わず、オンサイトで過酸化水素と水素を生成できるので、生成した過酸化水素によって除菌等を行うことができる。
【0041】
上記した実施形態では、面状光源３から光源側窓部２１を透過して光触媒電極１１に光を照射させたが、本発明はこれに限定されるものではない。面状光源３を電解槽１０の内部に設けて光触媒電極１１に直接光を照射させてもよい。
【0042】
上記した実施形態では、導電性基材３０を基準として光触媒３１を光源側窓部２１側に設けたが、本発明はこれに限定されるものではない。導電性基材３０を基準として光触媒３１を受光側窓部２０側に設けてもよい。
【0043】
上記した実施形態では、面状光源３を光源側窓部２１側に設けたが、本発明はこれに限定されるものではない。面状光源３を受光側窓部２０側に設けてもよい。この場合、太陽光は光源側窓部２１から内部に照射されることとなる。
【0044】
上記した実施形態では、面状光源３は、厚み方向に光を透過しないものであったが、本発明はこれに限定されるものではない。面状光源３は、厚み方向に光を透過するシースルー型の面状光源であってもよい。この場合、光源側窓部２１を設けずに、面状光源３を受光側窓部２０側に設けてもよい。すなわち、面状光源３を受光側窓部２０の外側に設けてもよい。
【0045】
上記した実施形態では、一枚の面状光源３を備えていたが、本発明はこれに限定されるものではない。複数枚の面状光源を備えていてもよいし、面状光源３とは別の光源を備えていてもよい。
例えば、図３のように、受光側窓部２０に対して交差する方向に立設され、発光面の発光領域が受光側窓部２０の法線方向とは異なる方向であって、かつ受光側窓部２０側の方向を向いた面状光源５３を、面状光源３に加えて又は面状光源３に代えて設けてもよい。
この場合、面状光源５３は、図３（ｂ）のように、受光側窓部２０に対して垂直となる姿勢となっていてもよいし、受光側窓部２０に対して傾斜する姿勢となっていてもよい。また、この場合、面状光源５３は、図３（ａ）のように、受光側窓部２０の縁に沿って延びていることが好ましい。
こうすることで面状光源５３の光の広がりによって光触媒電極１１に光を照射しつつ、電解槽１０の外部も照らすことができる。
なお、面状光源５３は、光源側窓部２１に対して立設されていてもよいし、ＬＥＤのように点状光源であってもよい。
例えば、図３のように、受光側窓部２０に対して交差する方向に立設され、発光面の発光領域が受光側窓部２０の法線方向とは異なる方向であって、かつ受光側窓部２０側の方向を向いた面状光源５３を、面状光源３に加えて又は面状光源３に代えて設けてもよい。
この場合、面状光源５３は、図３（ｂ）のように、受光側窓部２０に対して垂直となる姿勢となっていてもよいし、受光側窓部２０に対して傾斜する姿勢となっていてもよい。また、この場合、面状光源５３は、図３（ａ）のように、受光側窓部２０の縁に沿って延びていることが好ましい。
こうすることで面状光源５３の光の広がりによって光触媒電極１１に光を照射しつつ、電解槽１０の外部も照らすことができる。
なお、面状光源５３は、光源側窓部２１に対して立設されていてもよいし、ＬＥＤのように点状光源であってもよい。
【0046】
上記した実施形態では、太陽光が受光側窓部２０から内部に入射し、面状光源３の照射光が受光側窓部２０とは異なる光源側窓部２１から内部に入射していたが、本発明はこれに限定されるものではない。太陽光と面状光源３の照射光は同一の窓部２０又は窓部２１から内部に入射してもよい。この場合、面状光源３の大きさや設置位置を調整し、窓部２０又は窓部２１に面状光源３を部分的に設け、照射光を太陽光と同時に同一方向から照射できることが好ましい。
【0047】
上記した実施形態は、本発明の技術的範囲に含まれる限り、各実施形態間で各構成部材を自由に置換や付加できる。
【符号の説明】
【0048】
１ 水素生成システム
２ 水素発生装置
３，５３ 面状光源
１１ 光触媒電極
２０ 受光側窓部
２１ 光源側窓部
３０ 導電性基材
３１ 光触媒
４０ 発光面
２ 水素発生装置
３，５３ 面状光源
１１ 光触媒電極
２０ 受光側窓部
２１ 光源側窓部
３０ 導電性基材
３１ 光触媒
４０ 発光面
【図1】
【図2】
【図3】