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高変換効率SiC光電極およびそれを用いた水素製造装置 UPDATE コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P160012913
掲載日 2016年4月19日
出願番号 特願2016-033015
公開番号 特開2017-150031
出願日 平成28年2月24日(2016.2.24)
公開日 平成29年8月31日(2017.8.31)
発明者
  • 加藤 正史
  • 市川 尚澄
出願人
  • 国立大学法人 名古屋工業大学
発明の名称 高変換効率SiC光電極およびそれを用いた水素製造装置 UPDATE コモンズ 新技術説明会
発明の概要 【課題】炭化ケイ素(シリコンカーバイト:SiC)を用いた光電極に関する。
【解決手段】順に、金属板17と、p型SiC基板15と、p型3C-SiC13と、n型3C-SiC11と、を層状に有するSiC光電極1である。SiC光電極1を、水を主体とした電解液43に浸し、太陽光を当てることで、水を高効率で分解して水素を製造する装置を提供する。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


光電極は水を分解して太陽エネルギーを水素エネルギーに変換できるため、再生可能エネルギーの生成に有望であることは広く知られているところである。従来、この光電極に用いる半導体材料として酸化チタンなどが知られているが、エネルギー変換効率が低く実用化できないという課題があった。



それに対して本発明者らはSiCをこの光照射による水分解技術に用いるという提案をしており、それは特許文献1に記載の多結晶SiCではなく、非特許文献1および非特許文献2に記載の単結晶SiCを用いるという提案である。理論的には単結晶SiCにより5%以上のエネルギー変換効率(以下、単に「変換効率」ということがある。)が期待できるものの、非特許文献1では0.17%という変換効率が報告されている。一方、本発明者らは単結晶SiCにより非特許文献3にてエネルギー変換効率は0.38%を報告しており、また非特許文献4にてニッケル対向電極の腐食を無視した場合のエネルギー変換効率1.5%を報告しているが、理論値とは未だ大きな差異があるのが現状である。その理由として、3C-SiC内部に形成される電界が小さく、光励起されたキャリアが十分に水素イオンと反応していないことが考えられる。

産業上の利用分野


本発明は、炭化ケイ素(シリコンカーバイト:SiC)を用いた光電極に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
順に、金属板と、p型SiC基板と、p型3C-SiCと、n型3C-SiCと、を層状に有するSiC光電極。

【請求項2】
前記p型SiC基板上に、前記p型3C-SiCと、前記n型3C-SiCと、をエピタキシャル成長させた請求項1に記載のSiC光電極。

【請求項3】
前記p型SiC基板の不純物濃度が1×1015/cm~1×1019/cm
前記p型3C-SiCの不純物濃度が1×1014/cm~1×1017/cm
前記n型3C-SiCの不純物濃度が1×1014/cm~1×1019/cm
であることを特徴とする請求項1または2に記載のSiC光電極。

【請求項4】
請求項1~3のいずれかに記載のSiC光電極を用いた水素製造装置。



国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2016033015thum.jpg
出願権利状態 公開
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