本发明专利技术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。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光催化剂电极、人工光合作用模块及人工光合作用装置
本专利技术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。
技术介绍
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(掺氟氧化錫)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：JournalofAmericanChemicalSociety(2015)v137.974-981.
技术实现思路
专利技术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(掺氟氧化錫)，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(掺氟氧化錫)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。本专利技术的目的在于解决基于前述现有技术的问题，且提供一种在使用透明导电体层情况下，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。用于解决技术课题的手段为了实现上述目的，本专利技术提供一种光催化剂电极，其具有基板、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，该光催化剂电极的特征在于，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。优选线性金属导电体配置于透明导电体层上，且用保护层包覆。优选线性金属导电体配置于基板上。优选线性金属导电体以5mm以上且小于50mm的间隔配置。优选线性金属导电体的上底的长度短于下底的长度。优选线性金属导电体具有锥角。优选锥角为5°以上且60°以下，更优选锥角为5°以上且40°以下。优选透明导电体层由透明导电性氧化物构成。透明导电体层的厚度优选为100nm以上且500nm以下。光催化剂电极分解水而产生的气体优选氧或氢。例如，光催化剂电极分解水而产生的气体为氧。本专利技术提供一种人工光合作用模块，其具备：氧产生电极，通过光分解水而产生氧，且从光的入射方向依次具有光催化剂层、透明导电体层及基板；及氢产生电极，通过光分解水而产生氢，且从光的入射方向依次具有光催化剂层、透明导电体层及基板，沿光的行进方向串联配置有氧产生电极和氢产生电极，该人工光合作用模块的特征在于，氧产生电极与氢产生电极经由导线而彼此电连接，氧产生电极和氢产生电极中的至少一个电极具有线性金属导电体，该线性金属导电体与透明导电体层接触，且与导线电连接。优选线性金属导电体配置于透明导电体层上，且用保护层包覆。优选线性金属导电体配置于基板上。优选线性金属导电体以5mm以上且小于50mm的间隔配置。优选线性金属导电体的上底的长度短于下底的长度。优选线性金属导电体具有锥角。优选锥角为5°以上且60°以下，更优选锥角为5°以上且40°以下。优选透明导电体层由透明导电性氧化物构成。优选透明导电体层的厚度为100nm以上且500nm以下。本专利技术提供一种人工光合作用装置，其具有：人工光合作用模块，分解水而产生气体；罐，储存水；供给管，与罐和人工光合作用模块连接且将水供给至人工光合作用模块；排出管，与罐和人工光合作用模块连接且从人工光合作用模块回收水；泵，使水经由供给管和排出管在罐与人工光合作用模块之间循环；及气体回收部，从人工光合作用模块回收所产生的产生气体，该人工光合作用装置的特征在于，配置有多个人工光合作用模块，该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且从光的入射方向依次具有光催化剂层、透明导电体层及基板；及氢产生电极，通过光分解水而产生氢且从光的入射方向依次具有光催化剂层、透明导电体层及基板，沿光的行进方向串联配置有氧产生电极和氢产生电极，氧产生电极与氢产生电极经由导线而彼此电连接，氧产生电极和氢产生电极中的至少一个电极具有线性金属导电体，该线性金属导电体与透明导电体层接触，且与导线电连接。专利技术效果根据本专利技术，即使使用透明导电体层，也能够降低电阻，能够提高生成效率。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式的光催化剂电极的第1例的示意性剖视图。图2是表示本专利技术的实施方式的第1例的光催化剂电极的导电层的示意性俯视图。图3是表示本专利技术的实施方式的光催化剂电极的线性金属导电体的结构的第1例的示意性剖视图。图4是表示本专利技术的实施方式的光催化剂电极的线性金属导电体的结构的第2例的示意性剖视图。图5是表示本专利技术的实施方式的光催化剂电极的线性金属导电体的结构的第3例的示意图。图6是表示本专利技术的实施方式的光催化剂电极的线性金属导电体的结构的第4例的示意图。图7是表示本专利技术的实施方式的光催化剂电极的第2例的示意性剖视图。图8是表示本专利技术的实施方式的第2例的光催化剂电极的导电层的示意性俯视图。图9是表示本专利技术的实施方式的人工光合作用模块的第1例的示意性剖视图。图10是表示本专利技术的实施方式的人工光合作用模块的第1例的示意性俯视图。图11是表示氢产生电极的一例的示意性剖视图。图12是表示本专利技术的实施方式的人工光合作用模块的第2例的示意性剖视图。图13是表示本专利技术的实施方式的人工光合作用装置的示意图。具体实施方式以下，根据附图中所示的优选实施方式，对本专利技术的光催化剂电极、人工光合作用模块及人工光合作用装置进行详细说明。另外，所谓以下表示数值范围的“～”，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光催化剂电极，其具有基板、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，该光催化剂电极的特征在于，依次层叠有所述基板、所述透明导电体层及所述光催化剂层，且所述线性金属导电体与所述透明导电体层接触。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.07 JP 2016-1137431.一种光催化剂电极，其具有基板、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，该光催化剂电极的特征在于，依次层叠有所述基板、所述透明导电体层及所述光催化剂层，且所述线性金属导电体与所述透明导电体层接触。2.根据权利要求1所述的光催化剂电极，其中，所述线性金属导电体配置于所述透明导电体层上，且用保护层包覆。3.根据权利要求1所述的光催化剂电极，其中，所述线性金属导电体配置于所述基板上。4.根据权利要求1～3中任一项所述的光催化剂电极，其中，所述线性金属导电体以5mm以上且小于50mm的间隔配置。5.根据权利要求1～4中任一项所述的光催化剂电极，其中，所述线性金属导电体的上底的长度短于下底的长度。6.根据权利要求1～5中任一项所述的光催化剂电极，其中，所述线性金属导电体具有锥角。7.根据权利要求6所述的光催化剂电极，其中，所述锥角为5°以上且60°以下。8.根据权利要求6或7所述的光催化剂电极，其中，所述锥角为5°以上且40°以下。9.根据权利要求1～8中任一项所述的光催化剂电极，其中，所述透明导电体层由透明导电性氧化物构成。10.根据权利要求1～9中任一项所述的光催化剂电极，其中，所述透明导电体层的厚度为100nm以上且500nm以下。11.根据权利要求1～10中任一项所述的光催化剂电极，其中，所述光催化剂电极分解所述水而产生的所述气体为氧或氢。12.根据权利要求1～11中任一项所述的光催化剂电极，其中，所述光催化剂电极分解所述水而产生的所述气体为氧。13.一种人工光合作用模块，其具备：氧产生电极，通过光分解水而产生氧，且从所述光的入射方向依次具有光催化剂层、透明导电体层及基板；及氢产生电极，通过所述光分解所述水而产生氢，且从所述光的入射方向依次具有光催化剂层、透明导电体层及基板，沿所述光的行进方向串联配置有所述氧产生电极和所述氢产生电极，该人工光合作用模块的特征在于，所述氧产生电极与所述氢产生电极经由导线而彼此电连接，所述氧产生电极和所述氢产生电极中的至少一个电极具有线性金属导电体，该线性金属导电体与所述透明导...
【专利技术属性】
技术研发人员：油屋吉宏，塚原次郎，吉田智，长手弘，小林宏之，
申请(专利权)人：富士胶片株式会社，人工光合成化学工艺技术研究组合，
类型：发明
国别省市：日本,JP
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