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光電気化学セル及び光電気化学測定装置 UPDATE コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P130008995
整理番号 2012-018
掲載日 2013年4月5日
出願番号 特願2012-247596
公開番号 特開2014-095634
登録番号 特許第6137595号
出願日 平成24年11月9日(2012.11.9)
公開日 平成26年5月22日(2014.5.22)
登録日 平成29年5月12日(2017.5.12)
発明者
  • 舘 祥光
  • 河井 昌裕
出願人
  • 公立大学法人大阪市立大学
発明の名称 光電気化学セル及び光電気化学測定装置 UPDATE コモンズ 新技術説明会
発明の概要 【課題】CV測定の精度を向上することができる光電気化学セルを提供する。
【解決手段】有底筒状のセル本体10と、光透過部34を有する作用電極30と、光透過部との間で電極反応を引き起こす反応部43を有するカウンター電極40とを備えた光電気化学セル1であって、セル本体は、光透過部と反応部とを収容する収容凹部14を有し、反応部は、収容凹部の内部側面と光透過部との間及び収容凹部の内部底面と光透過部との間に位置する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



分光測定と電気化学測定とを同時に行う光電気化学測定は、近年では、太陽電池、二次電池、LED等の開発において、物質表面における化学反応をより精細かつ詳細に調べる手法として利用されている。





光電気化学測定を行う際には、速度論等の手法で材料の詳細な評価を行うために、温度制御を行うことが重要である。即ち、温度を規定して電極反応の反応速度を決めれば、デバイスを組み立てなくても材料と電気との相性の評価が可能となるので、温度制御下で光電気化学測定を行えるようにすることは、新材料の開発にとって極めて有用である。





温度制御下で光電気化学測定を行う方法としては、例えば、特許文献1に記載のクライオスタット(温度制御装置)に光電気化学セルを装着して測定を行うことが考えられる。





図10は特許文献1に記載のクライオスタット201の概略構成を示す縦断面図である。クライオスタット201は、光電気化学セルを挿脱可能なセル装着孔210と、セル装着孔210の底部の両側に配置されるとともにセル装着孔210の軸線に交差するように設けられた一対の導光管220と、加熱冷却ブロック230と、加熱冷却ブロック230の周囲に設けられた断熱材240とを備えている。





また、図11は従来の光電気化学セル301の概略構成を示す縦断面図である。光電気化学セル301は、セル本体310と、封蓋部材320と、作用電極330と、カウンター電極340と、参照電極350とを備えている。





セル本体310は、石英ガラス等の透光性材料で形成された有底筒状であり、セル本体310の底部は厚肉状に形成されている。





封蓋部材320はセル本体310の上端開口部を閉じる。封蓋部材320はセル本体310の上端開口部に着脱可能に取り付けられる。





作用電極330は、導電性金属により形成された細長い線状である。作用電極330の上端部331は封蓋部材320を貫通して封蓋部材320の上方に突出し、作用電極330の下端部332はセル本体310内部の底部付近に位置する。





作用電極330の下端部332には矩形板状の光透過部333が設けられており、光透過部333は作用電極330の軸線と直交する方向に突出する。光透過部333の主面は作用電極330の軸線と平行に形成されている。





光透過部333は、光透過性を有する材料で形成されるか、又は光透過性を有する構造(例えば、メッシュ状)に形成され、光透過部333の主面に直交する方向に光を透過させる。





カウンター電極340は、導電性金属により形成された細長い線状である。カウンター電極340の上端部341は封蓋部材320を貫通して封蓋部材320の上方に突出し、カウンター電極340の下端部342は作用電極330の光透過部333の自由端側の側面333aと間隙C3を在して対向している。カウンター電極340の下端部342における光透過部333の自由端側の側面333aと対向する部位は反応部を構成する。反応部は光透過部330との間で電極反応を引き起こす。





参照電極350の下端部351は封蓋部材320を貫通してセル本体310内に突出している。





セル本体310内には電解液が注入されており、作用電極330の光透過部333、カウンター電極340の下端部342、及び参照電極350の下端部351が電解液に浸漬している。





光電気化学セル301をクライオスタット201(図10参照)と組み合わせて光電気化学測定を行う場合には、電解液を注入した光電気化学セル301をクライオスタット201のセル装着孔210に装着する。そして、クライオスタット201の加熱冷却ブロック230で光電気化学セル301を温度制御しつつ、参照電極330とカウンター電極340との間に電圧を印加する。さらに、一対の導光管220を介して光を矢印方向(図10参照)に導入して光電気化学セル301の光透過部333に光を透過させる。

産業上の利用分野



本発明は光電気化学セル及び光電気化学測定装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
有底筒状のセル本体と、
光透過部を有する作用電極と、
前記光透過部との間で電極反応を引き起こす反応部を有するカウンター電極と
を備えた光電気化学セルであって、
前記セル本体は、前記光透過部と前記反応部とを収容する収容凹部を有し、
前記反応部は、前記収容凹部の内部側面と前記光透過部との間及び前記収容凹部の内部底面と前記光透過部との間に位置
前記反応部の先端が前記収容凹部の内側面に当接することにより前記反応部の前記光透過部への接触を抑止する、光電気化学セル

【請求項2】
前記セル本体の上端開口部を封閉する封蓋部材と、
前記セル本体の中間内部に固定されたガイド部材と
を備え、
前記作用電極と前記カウンター電極とは、前記封蓋部材と前記ガイド部材とを前記セル本体の軸方向に貫通し、
前記作用電極の外周面と前記カウンター電極の外周面とは、前記封蓋部材と前記ガイド部材とに密着している、請求項1に記載の光電気化学セル。

【請求項3】
前記封蓋部材と前記ガイド部材とは、湿気の通過を抑止する材料により形成されている、請求項に記載の光電気化学セル。

【請求項4】
前記セル本体の上端部の内周面には微細な凹凸が形成されており、
前記封蓋部材は、弾性材料で形成されており、前記セル本体の前記上端部の前記内周面に嵌合する、請求項に記載の光電気化学セル。

【請求項5】
前記セル本体の上端部が前記セル本体の上方に向けて拡開するテーパ状に形成されており、
前記封蓋部材が逆円錐台状に形成されている、請求項から請求項のいずれかに記載の光電気化学セル。

【請求項6】
前記収容凹部はスリット状である、請求項1から請求項のいずれかに記載の光電気化学セル。

【請求項7】
請求項1から請求項のいずれかに記載の光電気化学セルと、
前記光電気化学セルの温度を制御する温度制御装置と
を備える光電気化学測定装置であって、
前記温度制御装置は、前記光電気化学セルを前記光電気化学セルの軸方向に沿って挿脱可能なセル装着孔と、前記セル装着孔に装着された前記光電気化学セルの前記光透過部に光を透過させる導光手段とを備える、光電気化学測定装置。

【請求項8】
前記セル装着孔の内底部に挿脱可能に配置され、前記導光手段に対する前記光透過部の高さ位置を調整するスペーサを備える、請求項に記載の光電気化学測定装置。

【請求項9】
前記温度制御装置はクライオスタットである、請求項又は請求項に記載の光電気化学測定装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2012247596thum.jpg
出願権利状態 登録


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