專利名稱：光電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電池，其適用于通過向木質(zhì)素及卟啉的堿性溶液照射光、特別是太陽光而得到電カ的情況，且在該情況下有用。
背景技術(shù)：
進(jìn)入21世紀(jì)后地球變曖加速進(jìn)行，ニ氧化碳成為控制產(chǎn)業(yè)界甚至世界經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵。只要將儲藏于地下或者海底的化石燃料作為能源，別說減少大氣中的ニ氧化碳，就連抑制其増加都很困難。因此備受關(guān)注的是通過氫離子的移動而得到電動勢的燃料電池。但是， 目前的現(xiàn)狀是，將氫氣作為氫離子源吋，氫氣幾乎都是從化石燃料制得的。另外，雖然通過水的電解也能夠得到氫氣，但是這種情況也需要供給電力。另外，在從太陽光得到電カ的太陽能電池的場合，需要制造半導(dǎo)體，如果要將現(xiàn)行的能源需要依賴于太陽能電池，那么用于制造半導(dǎo)體的資源和成本非常巨大。關(guān)于色素增感型太陽能電池，也需要納米尺寸的氧化鈦，且能得到一定程度的電動勢的合成色素很昂
蟲
貝ο另外，雖然由植物制造的生物乙醇等醇類也有望作為能源，但這種情況下，現(xiàn)有的技術(shù)大部分是以糖類作為原料，因此，產(chǎn)生了人類的食物源和能源競爭的問題。最近，不和食物源競爭，例如將纖維素等作為碳源的醇類的制造技術(shù)總算正在取得進(jìn)步。木材或不能成為食物的草類，主要由其纖維素和木質(zhì)素構(gòu)成。通過將廢料及碎片狀的、不適宜作為建設(shè)材料的所謂的近乎廢棄物的木材和草類的纖維素作為碳源，能夠抑制ニ氧化碳排出，為產(chǎn)業(yè)界、經(jīng)濟(jì)界做出貢獻(xiàn)。與纖維素的利用如上所述正在取得的進(jìn)步相比，作為與纖維素同樣豐富的碳源即木質(zhì)素的有效利用還非常有限。作為處于實用階段的纖維素，例如有作為熱源使其單純地燃燒，或者防腐劑或摻混在混凝土中的結(jié)構(gòu)增強劑等。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題本發(fā)明目的在干，借鑒上述現(xiàn)有技木，得到不將半導(dǎo)體作為原材料而是能夠通過太陽光等光的照射而得到電カ的新的光電池。用于解決課題的手段實現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的第一方式的光電池，其特征在干，具有隔室，其在由至少部分透光的透明部件形成的空間中填充以木質(zhì)素及卟啉作為溶質(zhì)的堿性溶液而形成；一對電扱，其在與上述隔室的上述堿性溶液分別接觸的狀態(tài)下相對而設(shè)置。本發(fā)明的第二方式的光電池，其特征在干，具有ー個隔室，其在由膜隔開的至少兩個空間的ー個中填充以木質(zhì)素及卟啉作為溶質(zhì)的堿性溶液，并且由至少部分透光的透明部件形成；另ー個隔室，其在上述空間的另ー個中填充上述堿性溶液而形成；一個電極，其與上述一個隔室的堿性溶液接觸；另ー個電扱，其與上述另ー個隔室的堿性溶液接觸。
本發(fā)明的第三方式的光電池，其特征在干，具有ー個隔室，其在由膜隔開的至少兩個空間的ー個中填充以木質(zhì)素為溶質(zhì)的堿性溶液，并且由至少部分透光的透明部件形成；另ー個隔室，其在上述空間的另ー個中填充上述堿性溶液而形成；一個電極，其與上述一個隔室的堿性溶液接觸；另ー個電扱，其與上述另ー個隔室的堿性溶液接觸。本發(fā)明的第四方式的光電池，其特征在干，具有ー個隔室，其在由膜隔開的至少兩個空間的ー個中填充以卟啉為溶質(zhì)的堿性溶液，并且由至少部分透光的透明部件形成； 另ー個隔室，其在上述空間的另ー個中填充上述堿性溶液而形成；一個電極，其與上述ー個隔室的堿性溶液接觸；另ー個電極，其與上述另ー個隔室的堿性溶液接觸。本發(fā)明的第五方式的光電池，其特征在干，在第一至第四方式中任一項所述的光電池中，上述堿性溶液為氫氧化鉀。本發(fā)明的第六方式的光電池，其特征在干，在第二至第五方式中任一項所述的光電池中，上述膜由離子交換膜形成。本發(fā)明的第七方式的光電池，其特征在干，在第二至第五方式中任一項所述的光電池中，上述膜由防水碳膜形成。本發(fā)明的第八方式的光電池，其特征在干，在第一、第二或第四方式中所述的光電池中，上述卟啉為糞卟啉。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，不需要有機化合物的化學(xué)合成系統(tǒng)那樣特別的制造裝置及制造方法等，能夠通過利用太陽光和以生物學(xué)制造的吡咯化合物，制作太陽能電池，另外，能夠使給予燃料電池電動勢的氫離子從木質(zhì)素脫離。并且，由于原料為有效利用困難、大部分作為廢棄物處理的、能夠廉價且大量得到的木質(zhì)素，因此在ニ氧化碳問題的解決為當(dāng)務(wù)之急的人類社會中起到的作用非常重要。S卩，根據(jù)本發(fā)明，能夠以木質(zhì)素及卟啉等吡咯化合物作為材料制作太陽能電池，通過僅對木質(zhì)素和卟啉的混合物照射太陽光或紫外線等光就能夠產(chǎn)生電位差。本發(fā)明使用的材料為沒有被有效利用但豐富存在的碳資源，利用太陽能等自然能就能夠從非化石燃料即木質(zhì)素得到電力。



圖1是概念性地表示本發(fā)明的第一實施方式的光電池的說明圖； 圖2是概念性地表示本發(fā)明的第二實施方式的光電池的說明圖； 圖3是分解表示本發(fā)明的第三實施方式的光電池的分解立體圖； 圖4是概念性地表示圖3所示光電池的說明圖； 圖5是表示由圖3所示光電池得到的電壓的測定時的狀態(tài)的說明圖； 圖6是表示由圖3所示光電池得到的電壓的測定時的狀態(tài)的說明圖； 圖7是表示由圖3所示光電池得到的電壓的測定時的狀態(tài)的說明圖； 圖8是表示由圖3所示光電池得到的電壓的測定時的狀態(tài)的說明圖； 圖9是表示由圖3所示光電池得到的電壓的測定時的狀態(tài)的說明圖； 圖10是表示由圖3所示光電池得到的電壓的測定時的狀態(tài)的說明圖。
具體實施例方式下面，對本發(fā)明的實施方式詳細(xì)地進(jìn)行說明。作為本發(fā)明中使用的堿性溶液，優(yōu)選的是，例如0. 005M 0. 05M左右的KOH或者 NaOH等。作為木質(zhì)素，優(yōu)選的是，例如不含還原糖纖維素等雜質(zhì)的高純度的制品(SIGMA公司、商品目錄No. 471003、分子量60000)。另外，作為卟啉，例如能夠?qū)⑹褂么竽c桿菌以生物學(xué)制造的糞卟啉(PCT/JP2008/071828)作為催化劑使用。另外，作為合成卟啉，例如能夠使用分子內(nèi)包含兩個羧基的原卟啉IX (ALDRICH公司)、分子內(nèi)包含四個羧基的糞卟啉 I (ALIDRICH公司)、分子內(nèi)包含八個羧基的尿卟啉I (SIGMA公司)等。都是在卟啉環(huán)的中央沒有配位金屬原子的卟啉。圖1是概念性地表示本發(fā)明的第一實施方式的光電池的說明圖。如該圖所示，在本方式的光電池中，將陰極和陽極設(shè)置于以玻璃紙等的離子交換膜M作為分界的隔室即Cl 和C2，作為陰極的導(dǎo)體使用玻璃電極G，作為陽極的導(dǎo)體使用帶鉬催化劑的碳電極MK(Pt 2. 0mg/cm2TGP-H = 060 =CHEMIX 公司)。Cl 使用 5OmM Κ0Η, 50 μ /ml 糞卟啉(使用 PCT/ JP2008/071828中所述的大腸桿菌制造)ヽ2. 5mg/ml木質(zhì)素溶液，C2使用50mM Κ0Η，當(dāng)向陰極側(cè)玻璃電極G照射365nm的UV光(紫外光；以下相同)吋，照射時測量到31. 2mV的電壓上升及0.2μΑ的電流。當(dāng)中止光照射吋，該電位差及電流迅速消失。作為糞卟啉，使用如上所述的合成糞卟啉I (ALDRICH公司)也能夠得到大致同樣的電力。圖2是概念性地表示本發(fā)明的第二實施方式的光電池的說明圖。如圖2所示，本方式的光電池將陰極和陽極以防水碳MCl及MC2這兩層和它們之間的中間隔室Ci作為分界而設(shè)置于隔室Cl和C2，作為陰極的導(dǎo)體使用玻璃電極Gf，作為陽極的導(dǎo)體使用玻璃電極 Gb0Cl溶液使用50mM Κ0Η,50 μ /ml糞卟啉(使用PCT/JP2008/071^8中所述的大腸桿菌制造)、2. 5mg/ml木質(zhì)素溶液，Ci溶液使用50mM KOH, C2溶液使用50mM KOH及ImM高錳酸鉀 (KMn04)，當(dāng)向陰極側(cè)玻璃電極Gf照射365nm的UV光吋，照射時測量到32. OmV的電壓上升及0.4μΑ的電流。當(dāng)中止光照射吋，該電位差及電流迅速消失。另外，在該裝置中，在將太陽能電池的陽極不是設(shè)置于玻璃電極( ，而是設(shè)置在MC2的情況下，當(dāng)向陰極側(cè)玻璃電極 Gf照射365nm的UV光吋，照射時也會測量到21. 6mV的電壓上升及0. 2 μ A的電流。當(dāng)中止光照射吋，該電位差及電流迅速消失。作為糞卟啉，使用如上所述的合成糞卟啉I (ALDRICH 公司)也能夠得到大致同樣的電力。圖3是分解表示本發(fā)明的第三實施方式的光電池的分解立體圖，圖4是概念性地表示圖3所示的光電池的說明圖。如兩圖所示，該光電池按照前部件1、電極2、隔板3、電極 4、膜5、隔板6、膜7、電極8、隔板9、電極10、后部件11的順序依次組合為一體，具有在前部件1和膜5之間由隔板3區(qū)分的隔室Cl ；在膜5和膜7之間由隔板3區(qū)分的隔室C2 ；在膜 7和后部件11之間由隔板9區(qū)分的隔室C3這三個隔室。在此，前部件1的材質(zhì)在本方式的情況下，雖優(yōu)選為透射光的透明部件即玻璃，但只要是透射光的部件就沒有必要特別限定。 電極2固定于前部件1上，以下相同，電極4、電極8、電極10分別固定于膜5、膜7、后部件 11上。隔板3、6、9在本方式的情況下，例如是將厚度1. 5mm的氯乙烯的片材切成凹字狀而形成。膜5、7可以由玻璃紙、碳膜、防水碳膜、帶催化劑的碳膜、離子交換膜適當(dāng)形成。另外， 電極2、4、8、10由導(dǎo)電部件即不銹鋼的網(wǎng)狀片材形成。后部件11不必特別拘泥于材質(zhì)，但在本方式的情況下由玻璃材料形成。在此，在光照射的隔室Cl中填充有將木質(zhì)素和光催化劑即卟啉一起溶解于堿性溶液例如氫氧化鉀或氫氧化鈉而形成的溶液。另外，在隔室C2、C3 中填充有和隔室Cl同樣的堿性溶液。該結(jié)果是，電極2浸漬在填充于隔室Cl中的、溶解有木質(zhì)素及卟啉的堿性溶液中，電極10浸漬在填充于隔室C3中的堿性溶液中，并與各堿性溶液接觸。電極4、8經(jīng)由膜5、7與堿性溶液接觸。另外，在本方式中，也能夠使用和上述實施方式同樣的木質(zhì)素或者卟啉。在這種光電池中，當(dāng)經(jīng)由前部件1向隔室Cl的堿性溶液射入光時，則在電極2、4、 8、10之間產(chǎn)生電壓。即，作為光電池起作用。于是，為了確認(rèn)該電壓的產(chǎn)生，在如圖3及圖4所示的構(gòu)造中，改變隔室Cl中填充的溶液的組合并測定了在各電極之間產(chǎn)生的電壓。具體而言，在以下四種情況，即1)在隔室Cl中填充KOH溶液(50mM)，并且在隔室C2、C3中填充KOH溶液的情況、2)在隔室Cl中填充溶解有糞卟啉(50 μ g/ml)的KOH溶液(50mM)，并且在隔室C2、C3中填充KOH溶液的情況、3)在隔室Cl中填充溶解有木質(zhì)素(2500 μ g/ml)的KOH溶液(50mM)，并且在隔室C2、C3 中填充KOH溶液的情況、4)在隔室Cl中填充溶解有糞卟啉(50 μ g/ml)及木質(zhì)素(2500 μ g/ ml)的KOH溶液(50mM)，并且在隔室C2、C3中填充KOH溶液的情況中，如圖5 圖10所示， 改變與電極2、4、8、10的連接狀態(tài)并連接電壓計13，測定了各種情況中的UV光照射前和照射后(照射的三分鐘后)的電壓值。測定分別進(jìn)行三次，求取各平均值。表1 表6示出了其結(jié)果。在此，圖5的連接方式對應(yīng)表1的結(jié)果，以下分別是圖 6的連接方式對應(yīng)表2的結(jié)果、圖7的連接方式對應(yīng)表3的結(jié)果、圖8的連接方式對應(yīng)表4 的結(jié)果、圖9的連接方式對應(yīng)表5的結(jié)果、圖10的連接方式對應(yīng)表6的結(jié)果。表 權(quán)利要求
1.一種光電池，其特征在干，具有隔室，其在由至少部分透光的透明部件形成的空間中填充以木質(zhì)素及卟啉為溶質(zhì)的堿性溶液而形成；ー對電扱，其在與所述隔室的所述堿性溶液分別接觸的狀態(tài)下相對而設(shè)置。
2.一種光電池，其特征在干，具有ー個隔室，其在由膜隔開的至少兩個空間的ー個中填充以木質(zhì)素及卟啉為溶質(zhì)的堿性溶液，并且由至少部分透光的透明部件形成；另ー個隔室，其在所述空間的另ー個中填充所述堿性溶液而形成； ー個電扱，其與所述ー個隔室的堿性溶液接觸； 另ー個電極，其與所述另ー個隔室的堿性溶液接觸。
3.一種光電池，其特征在干，具有ー個隔室，其在由膜隔開的至少兩個空間的ー個中填充以木質(zhì)素為溶質(zhì)的堿性溶液， 并且由至少部分透光的透明部件形成；另ー個隔室，其在所述空間的另ー個中填充所述堿性溶液而形成； ー個電扱，其與所述ー個隔室的堿性溶液接觸； 另ー個電極，其與所述另ー個隔室的堿性溶液接觸。
4.一種光電池，其特征在干，具有ー個隔室，其在由膜隔開的至少兩個空間的ー個中填充以卟啉為溶質(zhì)的堿性溶液，并且由至少部分透光的透明部件形成；另ー個隔室，其在所述空間的另ー個中填充所述堿性溶液而形成； ー個電扱，其與所述ー個隔室的堿性溶液接觸； 另ー個電極，其與所述另ー個隔室的堿性溶液接觸。
5.權(quán)利要求1 4中任一項所述的光電池，其特征在干，所述堿性溶液為氫氧化鉀。
6.權(quán)利要求2 5中任一項所述的光電池，其特征在干，所述膜由離子交換膜形成。
7.權(quán)利要求2 5中任一項所述的光電池，其特征在干，所述膜由防水碳膜形成。
8.權(quán)利要求1、權(quán)利要求2或權(quán)利要求4所述的光電池，其特征在干，所述卟啉為糞卟啉。
全文摘要
一種光電池，其以木質(zhì)素作為原料，使用堿性溶液、卟啉等吡咯化合物、紫外線、太陽光等的光能等使氫離子脫離，且以木質(zhì)素和卟啉作為材料而制作。
文檔編號H01L31/04GK102576921SQ20108001767
公開日2012年7月11日 申請日期2010年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月20日
發(fā)明者石橋徹 申請人:福留裕文