專利名稱：陰離子交換膜類型的燃料電池系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陰離子交換膜類型的燃料電池系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
具有用作固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜的陰離子交換膜的堿性燃料電池可以采用不同于貴金屬的催化劑作為電極催化劑。因此，可以以降低的成本制造該類型的堿性燃料電池。因此，已經(jīng)研究并開發(fā)了堿性燃料電池，該堿性燃料電池作為燃料電池以取代具有作為固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜的陽離子交換膜的燃料電池。圖14是具有作為固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜的陰離子交換膜的堿性燃料電池的示意截面圖。堿性燃料電池包括燃料電極51、空氣電極52、具有作為導(dǎo)電離子的OH—并且夾在所述燃料電極51和空氣電極52之間的固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜53、將燃料氣供給至燃料電極51 的燃料通道60、以及將空氣和水供給至空氣電極52的空氣通道61。在空氣電極52上，從空氣通道61供給的O2和H2O與在空氣電極52上的電子反應(yīng)產(chǎn)生0H_。在空氣電極52上產(chǎn)生的0!1_通過離子導(dǎo)電移動(dòng)通過固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜53以移動(dòng)至燃料電極51，并且與從燃料通道60供給的H2反應(yīng)以產(chǎn)生H2O,因而電子被釋放到燃料電極51。隨著如上所述的電池反應(yīng)的進(jìn)行，在空氣電極52和燃料電極51之間產(chǎn)生電動(dòng)勢，因此可以提取電力。然而，已知的是，在堿性燃料電池中，在空氣通道61或燃料通道60中的二氧化碳(CO2)影響固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜53，從而降低燃料電池的發(fā)電效率。因?yàn)楣虘B(tài)聚合物電解質(zhì)膜53的離子導(dǎo)電性由于固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜53的碳酸化作用的進(jìn)行而降低，或因?yàn)樵陔姌O反應(yīng)中的過電壓由于二氧化碳的影響而增加，所以認(rèn)為將引起發(fā)電效率的降低。因?yàn)閷O2溶解到固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜53中以產(chǎn)生HC03_，并且HC03_的產(chǎn)生降低作為主要導(dǎo)電離子的0H_的數(shù)量，所以認(rèn)為碳酸化的固態(tài)電解質(zhì)膜的離子導(dǎo)電性降低。由于離子導(dǎo)電，HC03_移動(dòng)穿過固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜53將作為CO2被排放至燃料通道60。為了防止燃料電池的發(fā)電效率的降低，傳統(tǒng)堿性燃料電池預(yù)先除去在被供給至空氣通道的空氣中所包含的CO2 (參見，例如日本未審查專利公開No. 2011-34710)。然而，在堿性燃料電池中，溶解到固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜中的CO2被釋放到燃料通道，因而從燃料通道排出的未反應(yīng)的燃料氣包含co2。因此，在傳統(tǒng)堿性燃料電池中，當(dāng)再次將待被重復(fù)使用的未反應(yīng)的燃料氣供給至燃料通道時(shí)，也將CO2供給至燃料通道，這可能使得燃料電池的發(fā)電效率的降低的問題成為必然。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述情況，完成了本發(fā)明，并且本發(fā)明旨在提供一種可以重復(fù)使用未反應(yīng)的燃料電池作為燃料而不降低燃料電池的發(fā)電效率的燃料電池系統(tǒng)。本發(fā)明提供了一種陰離子交換膜類型的燃料電池系統(tǒng)，包括燃料電池部分；以及二氧化碳除去部分，其中該燃料電池部分包括燃料電極、空氣電極、夾在該燃料電極和該空氣電極之間的陰離子交換固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜、將燃料氣供給至該燃料電極的燃料通道、以及將空氣或氧氣供給至空氣電極的空氣通道，并且該二氧化碳除去部分被構(gòu)造成當(dāng)燃料氣流經(jīng)燃料通道時(shí)除去混合在燃料氣中的二氧化碳，并且在除去二氧化碳之后允許燃料氣再次流到燃料通道中。根據(jù)本發(fā)明，二氧化碳除去部分被構(gòu)造成當(dāng)燃料氣流經(jīng)燃料通道時(shí)除去混合在燃料氣中的二氧化碳，并且在除去二氧化碳之后允許燃料氣再次流到燃料通道中。因此，可以將在流經(jīng)燃料通道的燃料氣中所包含的未反應(yīng)的燃料氣再次作為燃料氣使用，因而可以提高燃料氣的利用效率。由于可以由二氧化碳除去部分除去當(dāng)燃料氣流經(jīng)燃料通道時(shí)混合在燃料氣中的二氧化碳，所以可以將已經(jīng)從中除去二氧化碳的未反應(yīng)的氣體供給至燃料通道，其結(jié)果是，可以防止由在燃料氣中所包含的二氧化碳引起的燃料電池的發(fā)電效率的降低。


·圖I是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的示意管路圖；圖2是包括在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)中的燃料電池部分的示意截面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的示意管路圖；圖4是示出了包括在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)中的制氫裝置的構(gòu)造的示意平面圖；圖5是沿著圖4中的鏈線A-A截取的制氫裝置的示意截面圖；圖6是示出了包括在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)中的制氫裝置的構(gòu)造的不意后視圖；圖7是示出了包括在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)中的制氫裝置的構(gòu)造的示意截面圖；圖8是示出了包括在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)中的制氫裝置的構(gòu)造的示意截面圖；圖9是示出了包括在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)中的制氫裝置的構(gòu)造的示意截面圖；圖10是示出了包括在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)中的制氫裝置的構(gòu)造的示意截面圖；圖11是示出了包括在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)中的制氫裝置的構(gòu)造的示意截面圖；圖12是示出了包括在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)中的制氫裝置的構(gòu)造的示意截面圖；圖13是示出了包括在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)中的制氫裝置的構(gòu)造的示意截面圖；并且圖14是使用陰離子交換膜作為固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜的堿性燃料電池的示意截面圖。
具體實(shí)施方式
根據(jù)本發(fā)明的陰離子交換膜燃料電池系統(tǒng)包括燃料電池部分；以及二氧化碳除去部分，其中該燃料電池部分包括燃料電極、空氣電極、夾在該燃料電極和該空氣電極之間的陰離子交換固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜、將燃料氣供給至燃料電極的燃料通道以及將空氣或氧氣供給至空氣電極的空氣通道，并且該二氧化碳除去部分被構(gòu)造成當(dāng)燃料氣流經(jīng)燃料通道時(shí)除去混合在燃料氣中的二氧化碳，并且在除去二氧化碳之后允許燃料氣再次流到燃料通道中。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)進(jìn)一步包括燃料氣供給部分以及空氣供給部分，燃料氣供給部分將燃料氣供給至燃料通道，空氣供給部分將空氣或氧氣供給至空氣通道。根據(jù)上述構(gòu)造，可以將燃料氣供給至燃料電極，而可以將空氣或氧氣供給至空氣電極供，因而燃料電池部分可以發(fā)電。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)進(jìn)一步包括氣體混合器，該氣體混合器將由二氧化碳除去部分從中除去二氧化碳的燃料氣與從燃料氣供給部分供給的燃料氣混合，并且將產(chǎn)生的混合物供給至燃料通道。根據(jù)上述構(gòu)造，可以再次將由二氧化碳除去部分從中除去二氧化碳的燃料氣供給至燃料電池部分，因而可以提高燃料氣的利用效率。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)進(jìn)一步包括循環(huán)通道，該循環(huán)通道被設(shè)置成允許燃料氣從燃料通道流到氣體混合器，其中二氧化碳除去部分被設(shè)置成除去包含在流經(jīng)循環(huán)通道的燃料氣中的二氧化碳。根據(jù)上述構(gòu)造，可以再次將由二氧化碳除去部分從中除去二氧化碳的燃料氣供給至燃料電池部分，因而可以提高燃料氣的利用效率。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)進(jìn)一步包括濕度傳感器，該濕度傳感器檢測流經(jīng)循環(huán)通道的燃料氣的濕度或由氣體混合器形成的氣體混合物的濕度，其中氣體混合器被構(gòu)造成能夠基于來自濕度傳感器的信號改變從循環(huán)通道供給的燃料氣與從燃料氣供給部分供給的燃料氣的混合比。根據(jù)上述構(gòu)造，氣體混合器可以混合包含水分且從循環(huán)通道供給的燃料氣以及從燃料氣供給部分供給的燃料氣，從而能夠?qū)⒕哂羞m當(dāng)濕度的氣體混合物供給至在燃料電池部分中的燃料通道。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)進(jìn)一步包括加濕部分，該加濕部分對供給至燃料通道的燃料氣進(jìn)行加濕。根據(jù)上述構(gòu)造，可以降低固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜的電阻，因而可以提高燃料電池的發(fā)電效率。在根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，燃料氣是氫氣，并且燃料氣供給部分是氫供給部分。該構(gòu)造可以提高燃料氣的利用效率。在根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，氫供給部分包括氫存儲部分，該氫存儲部分被構(gòu)造成存儲由二氧化碳除去部分從中除去二氧化碳的氫氣，并且將存儲的氫氣供給至氣體混合器。根據(jù)上述構(gòu)造，當(dāng)將燃料電池部分的運(yùn)行停止時(shí)，可以將流經(jīng)氣體通道的氫氣存儲在氫存儲部分中，因而可以有效地將氫氣供給至燃料電池部分。該構(gòu)造還可以防止二氧化碳積聚到氫存儲部分中。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)進(jìn)一步包括除濕部分，該除濕部分對流經(jīng)燃料通道的氫氣進(jìn)行除濕。該構(gòu)造可以防止將包含過多水分的氫氣供給至燃料電池部分，因而可以防止由于液泛現(xiàn)象而導(dǎo)致燃料電池部分的發(fā)電效率的降低。在根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，除濕部分被構(gòu)造成對待被存儲在氫存儲部分中的氫氣進(jìn)行除濕。該構(gòu)造可以防止水聚集在氫存儲部分中。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)進(jìn)一步包括水電解部分，該水電解部分以電·解方式產(chǎn)生氫氣和氧氣，其中氫存儲部分存儲由水電解部分產(chǎn)生并且由除濕部分除濕的氫氣。根據(jù)上述構(gòu)造，可以將由水電解部分產(chǎn)生的氫氣存儲在氫存儲部分中，并且可以將存儲的氫氣供給至燃料電池部分。因此，當(dāng)對電的需求增加時(shí)，可以通過過剩電力產(chǎn)生氫氣，并且燃料電池部分可以通過使用該氫氣來發(fā)電。因此，可以根據(jù)對電的需求供給電力。由于從燃料電池部分排出的氫氣和由水電解部分產(chǎn)生的氫氣由公共除濕部分除濕，所以可以減少系統(tǒng)的部件，并且可以降低操作成本。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)進(jìn)一步包括光電轉(zhuǎn)換部分，該光電轉(zhuǎn)換部分被構(gòu)造成向水電解部分輸出光伏電。該構(gòu)造可以通過光電轉(zhuǎn)換部分的光伏電產(chǎn)生氫。在根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，光電轉(zhuǎn)換部分具有光接受表面和后表面，并且水電解部分設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換部分的后表面上，其中光電轉(zhuǎn)換部分和水電解部分構(gòu)成制氫裝置。該構(gòu)造可以縮短光電轉(zhuǎn)換部分和水電解部分之間的布線距離，從而能夠降低歐姆損失。在根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，制氫裝置包括第一電解電極和第二電解電極，所述第一電解電極和第二電解電極分別形成在光電轉(zhuǎn)換部分的后表面上，其中，當(dāng)用光照射光電轉(zhuǎn)換部分的光接受表面，并且使第一和第二電解電極與電解溶液相接觸時(shí)，所述第一和第二電解電極通過利用由接收光的光電轉(zhuǎn)換部分產(chǎn)生的電動(dòng)勢可以電解電解溶液以產(chǎn)生第一氣體和第二氣體，所述第一氣體和第二氣體中的一種氣體是氫氣，并且另一種氣體是氧氣。根據(jù)上述構(gòu)造，構(gòu)成制氫裝置的第一和第二電解電極被構(gòu)造成通過利用由接收光的光電轉(zhuǎn)換部分產(chǎn)生的電動(dòng)勢來電解電解溶液以產(chǎn)生第一氣體和第二氣體。因此，第一和第二電解電極可以在第一電解電極的表面上產(chǎn)生第一氣體并且在第二電解電極的表面上產(chǎn)生第二氣體。由于第一和第二電解電極形成在光電轉(zhuǎn)換部分的后表面上，所以光可以在不穿過電解溶液的情況下進(jìn)入光接受表面，從而可以防止入射光被吸收并且可以防止入射光被電解溶液散射。因此，進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換部分的入射光量會很大，并且光利用效率會很高。由于第一和第二電解電極形成在光電轉(zhuǎn)換部分的后表面上，所以進(jìn)入光接受表面的光不被第一和第二電解電極以及分別從第一和第二電極產(chǎn)生的第一氣體和第二氣體吸收或散射。因此，進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換部分的入射光量會很大，并且光利用效率會很高。 在根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，光電轉(zhuǎn)換部分被構(gòu)造成當(dāng)被用光照射時(shí)在光接受表面和后表面之間產(chǎn)生電動(dòng)勢，第一電解電極被構(gòu)造成能夠電連接到光電轉(zhuǎn)換部分的后表面，并且第二電解電極被構(gòu)造成能夠電連接到光電轉(zhuǎn)換部分的光接受表面。根據(jù)上述構(gòu)造，可以對包括在制氫裝置中的光電轉(zhuǎn)換部分采用堆疊結(jié)構(gòu)。在根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，制氫裝置還包括絕緣部分，該絕緣部分設(shè)置在第二電解電極與光電轉(zhuǎn)換部分的后表面之間。該構(gòu)造可以防止泄漏電流在制氫裝置中的第二電解電極和光電轉(zhuǎn)換部分的后表面之間流動(dòng)。
在根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，制氫裝置進(jìn)一步包括第一電極，該第一電極與光電轉(zhuǎn)換部分的光接受表面相接觸。該構(gòu)造可以減小制氫裝置中的內(nèi)電阻。在根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，制氫裝置進(jìn)一步包括第一導(dǎo)電部分，該第一導(dǎo)電部分電連接第一電極和第二電解電極。該構(gòu)造可以允許光電轉(zhuǎn)換部分的光接受表面和第二電解電極電連接到彼此。在根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，第一導(dǎo)電部分形成在貫穿光電轉(zhuǎn)換部分的接觸孔中。該構(gòu)造可以縮短光電轉(zhuǎn)換部分的光接受表面和第二電解電極之間的布線距離，從而能夠降低內(nèi)電阻。在根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，絕緣部分被設(shè)置成覆蓋光電轉(zhuǎn)換部分的側(cè)面，并且第一導(dǎo)電部分設(shè)置在如下部分上，該部分是絕緣部分的一部分并且覆蓋光電轉(zhuǎn)換部分的側(cè)面。根據(jù)上述構(gòu)造，可以對第一導(dǎo)電部分提供減少的步驟，因而可以降低生產(chǎn)成本。在根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，絕緣部分被設(shè)置成覆蓋光電轉(zhuǎn)換部分的側(cè)面，并且第二電解電極設(shè)置在如下部分上，該部分是絕緣部分的一部分并且覆蓋光電轉(zhuǎn)換部分的側(cè)面，并且與第一電極相接觸。該構(gòu)造可以在不形成第一導(dǎo)電部分的情況下允許第一電極和第二電解電極電連接。在根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，光電轉(zhuǎn)換部分具有由P型半導(dǎo)體層、i型半導(dǎo)體層、和η型半導(dǎo)體層形成的光電轉(zhuǎn)換層。根據(jù)上述構(gòu)造，電動(dòng)勢可以由入射到光電轉(zhuǎn)換部分中的光產(chǎn)生。在根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，光電轉(zhuǎn)換部分當(dāng)被用光照射時(shí)在光電轉(zhuǎn)換部分的后表面上在第一和第二區(qū)域之間產(chǎn)生電位差，其中該第一區(qū)域形成為電連接到第一電解電極，而該第二區(qū)域形成為電連接到第二電解電極。根據(jù)上述構(gòu)造，可以將在第一區(qū)域和第二區(qū)域之間產(chǎn)生的電動(dòng)勢輸出到第一電解電極和第二電解電極。在根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，制氫裝置進(jìn)一步具有絕緣部分，該絕緣部分形成在第一和第二電解電極與光電轉(zhuǎn)換部分的后表面之間，并且在第一區(qū)域和第二區(qū)域上具有開口。
根據(jù)上述構(gòu)造，由入射到光電轉(zhuǎn)換部分中的光產(chǎn)生的電動(dòng)勢可以有效地在第一區(qū)域和第二區(qū)域之間產(chǎn)生。在根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，光電轉(zhuǎn)換部分由至少一個(gè)具有η型半導(dǎo)體部分和P型半導(dǎo)體部分的半導(dǎo)體材料形成，其中第一和第二區(qū)域中的一個(gè)區(qū)域是該η型半導(dǎo)體部分的一部分，而另一個(gè)區(qū)域是該P(yáng)型半導(dǎo)體部分的一部分。根據(jù)上述構(gòu)造，電動(dòng)勢可以由入射到光電轉(zhuǎn)換部分中的光在光電轉(zhuǎn)換部分的后表面上的第一區(qū)域和第二區(qū)域之間產(chǎn)生。在根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，制氫裝置進(jìn)一步具有半透明基底，其中光電轉(zhuǎn)換部分設(shè)置在半透明基底上。根據(jù)上述構(gòu)造，光電轉(zhuǎn)換部分可以形成在半透明基底上。 在根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，光電轉(zhuǎn)換部分包括多個(gè)串聯(lián)的光電轉(zhuǎn)換層，其中該多個(gè)光電轉(zhuǎn)換層將由入射到光電轉(zhuǎn)換部分中的光產(chǎn)生的電動(dòng)勢供給至第一電解電極和第二電解電極。根據(jù)該構(gòu)造，可以容易地將高壓電動(dòng)勢輸出到第一和第二電解電極。在根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，第一電解電極和第二電解電極中的一個(gè)電解電極是從電解溶液產(chǎn)生H2的氫產(chǎn)生部分，而另一個(gè)電解電極是從電解溶液產(chǎn)生O2的氧產(chǎn)生部分，其中氫產(chǎn)生部分和氧產(chǎn)生部分包含氫產(chǎn)生催化劑和氧產(chǎn)生催化劑，氫產(chǎn)生催化劑是用于從電解溶液產(chǎn)生H2的反應(yīng)的催化劑，氧產(chǎn)生催化劑是用于從電解溶液產(chǎn)生O2的反應(yīng)的催化劑。根據(jù)上述構(gòu)造，制氫裝置可以產(chǎn)生氫氣，該氫氣是燃料電池部分的燃料。在根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，氫產(chǎn)生部分和氧產(chǎn)生部分中的至少一個(gè)部分具有大于光接受表面的面積的催化表面積。根據(jù)上述構(gòu)造，通過制氫裝置可以更有效地產(chǎn)生氫或氧。在根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，氫產(chǎn)生部分和氧產(chǎn)生部分中的至少一個(gè)部分優(yōu)選地由催化劑支撐多孔導(dǎo)體形成。根據(jù)上述構(gòu)造，可以增加用于反應(yīng)以產(chǎn)生氫氣或氧氣的催化表面積。在根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，氫產(chǎn)生部分包含Pt、Ir、Ru、Pd、Rh、Au、Fe、Ni、和Se中的至少一個(gè)。根據(jù)上述構(gòu)造，通過制氫裝置可以有效地從電解溶液產(chǎn)生氫氣。在根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，氧產(chǎn)生部分包含Mn、Ca、Zn、Co和Ir中的至少一個(gè)。根據(jù)上述構(gòu)造，通過制氫裝置可以有效地從電解溶液產(chǎn)生氧氣。在根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，制氫裝置包括半透明基底、電解溶液腔以及后基底，后基底設(shè)置在第一電解電極和第二電解電極上，其中光電轉(zhuǎn)換部分設(shè)置在半透明基底上，并且電解溶液腔設(shè)置在第一和第二電解電極與后基底之間。根據(jù)上述構(gòu)造，第一電解電極的可以與電解溶液相接觸的表面以及第二電解電極的可以與電解溶液相接觸的表面可以形成為面對電解溶液腔，因而可以將第一和第二電解電極帶入到電解溶液腔中。在根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，制氫裝置進(jìn)一步包括間隔壁，該間隔壁將在第一電解電極和后基底之間的電解溶液腔與在第二電解電極和后基底之間的電解溶液腔隔開。根據(jù)上述構(gòu)造，通過間隔壁可以將第一氣體和第二氣體隔開。在根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，間隔壁包括離子交換劑。根據(jù)上述構(gòu)造，在電解溶液中產(chǎn)生的離子濃度失衡可以容易地被消除并且變得均勻。在下文中，將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。在附圖中和在下列描述中所示的構(gòu)造僅僅只是示例，并且本發(fā)明的范圍并不限于在附圖中和在下列描述中所示的那些。陰離子交換膜燃料電池系統(tǒng)的構(gòu)造 圖I是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的示意管路圖，并且圖2是燃料電池部分的示意截面圖，該燃料電池部分被包括在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖I中的燃料電池系統(tǒng)中。根據(jù)本發(fā)明的陰離子交換膜燃料電池系統(tǒng)包括燃料電池部分22 ;以及二氧化碳除去部分10，其中燃料電池部分22包括燃料電極51、空氣電極52、夾在燃料電極51和空氣電極52之間的陰離子交換固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜53、將燃料氣供給至燃料電極51的燃料通道60、以及將空氣或氧氣供給至空氣電極52的空氣通道61，并且二氧化碳除去部分10被構(gòu)造成當(dāng)燃料氣流經(jīng)燃料通道60時(shí)除去混合在燃料氣中的二氧化碳，并且在除去二氧化碳之后允許燃料氣再次流到燃料通道60中。根據(jù)本實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)還可以包括燃料氣供給部分62、空氣供給部分63、加濕部分48、氣體混合器17和循環(huán)通道65。根據(jù)本實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)可以是使用氫氣作為燃料氣的系統(tǒng)。圖3是根據(jù)本實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的示意管路圖。根據(jù)本實(shí)施例的使用氫氣作為燃料氣的燃料電池系統(tǒng)可以具有水電解部分21、和可以向水電解部分21輸出光伏電的光電轉(zhuǎn)換部分2。水電解部分21和光電轉(zhuǎn)換部分2可以構(gòu)成制氫裝置23。下面將描述根據(jù)本實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)。I.燃料電池部分、燃料氣供給部分、空氣供給部分、加濕部分燃料電池部分22包括燃料電極51、空氣電極52、夾在燃料電極51和空氣電極52之間的陰離子交換固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜53、將燃料氣供給至燃料電極51的燃料通道60、以及將空氣或氧氣供給至空氣電極52的空氣通道61。燃料氣供給部分62被設(shè)置成能夠?qū)⑷剂蠚夤┙o至燃料通道60，而空氣供給部分63被設(shè)置成能夠?qū)⒖諝饣蜓鯕夤┙o至空氣通道61。加濕部分48被設(shè)置成能夠?qū)┙o至燃料通道60的燃料氣或供給至空氣通道61的空氣進(jìn)行加濕。憑借該構(gòu)造，可以將已加濕的氫供給至在燃料電池部分22中的燃料電極51，并且可以將已加濕的空氣供給至空氣電極52。因此，可以在燃料電極51、固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜53和空氣電極52中進(jìn)行上述電解反應(yīng)，因而可以在空氣電極和燃料電極之間提取電力。例如，燃料電池部分22具有圖2中所示的橫截面。具體地，燃料電池部分22具有堆疊體，該堆疊體包括夾在燃料電極51和空氣電極52之間的固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜53和設(shè)置在燃料電極51和空氣電極52兩端的集流體55。圖2中所示的燃料電池部分22具有三個(gè)上述堆疊體。通過設(shè)有燃料通道60和空氣通道61的分離器57，將三個(gè)堆疊體中的每一個(gè)堆疊，并且將設(shè)有燃料通道60和空氣通道61的連接板58堆疊在所述堆疊體的兩端處。將燃料電池部分22的溫度升高至操作溫度，使燃料氣流經(jīng)燃料通道60，并且使空氣或氧氣流經(jīng)空氣通道61，因而在每個(gè)堆疊體中進(jìn)行電解反應(yīng)以引起電動(dòng)勢。因此，可以將電力從在兩側(cè)上的連接板58輸出至外部電路。設(shè)置在燃料電池部分22中的堆疊體的數(shù)目可以根據(jù)燃料電池部分22的輸出而改變。固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜53是陰離子交換類型，并且該固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜53是具有陰離子作為離子導(dǎo)電離子的陰離子導(dǎo)電固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜。固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜53可以具有作為主要離子導(dǎo)電離子的氫氧根離子(0H_)。這可以減小固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜53的電阻率，因而可以增加燃料電池部分22的輸出。例如，固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜53可以包含烴陰離子交換樹脂。固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜53還可以由在其表面上具有陰離子交換劑的多孔膜形成。固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜53的優(yōu)選示例包括全氟磺酸固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜(陰離　子交換膜)、苯乙烯乙烯苯基固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜(陰離子交換膜)、和季銨固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜(陰離子交換膜)?？梢允褂藐庪x子導(dǎo)電固態(tài)氧化物電解質(zhì)膜作為固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜53。燃料電極51和空氣電極52可以具有導(dǎo)電載體、和電極催化劑和被承載在導(dǎo)電載體的表面上的陰離子交換樹脂。這可以促進(jìn)在電極催化劑的表面上的上述電極反應(yīng)。電極催化劑的示例包括鉬、鐵、鈷、鎳、鈀、銀、釕、銥、鑰、錳、這些金屬的金屬化合物，和由包含這些金屬中的至少兩種或更多種金屬的合金制成的細(xì)顆粒。優(yōu)選地，合金包含鉬、鐵、鈷和鎳中的至少兩種或更多種。合金的示例包括鉬鐵合金、鉬鈷合金、鐵鈷合金、鈷鎳合金、鐵鎳合金和鐵鈷鎳合金。導(dǎo)電載體的示例包括諸如乙炔黑、爐黑、槽黑或科琴黑的碳黑和諸如石墨或活性碳的導(dǎo)電碳顆粒。還可以使用諸如氣相生長碳纖維(VGCF)、碳納米管、或碳納米線的碳纖維。集流體55可以形成為具有導(dǎo)電性的多孔層。具體地，集流體55可以是包含碳紙、碳布或碳顆粒的環(huán)氧樹脂膜或多孔金屬。多孔金屬可以是金屬或合金或無紡纖維的泡沫或燒結(jié)體。燃料通道60和空氣通道61中的每一個(gè)可以形成為具有供氣口和排氣口。將燃料氣從供氣口供給至燃料通道60，而將燃料氣從排氣口從燃料通道60排出。將空氣或氧氣從供氣口供給至空氣通道61，而將空氣或氧氣從排氣口從空氣通道61排出。被供給至燃料電池部分22的燃料通道60的燃料氣是例如氫氣或甲醇?xì)?。燃料氣供給部分62將燃料氣供給至在燃料電池部分22中的燃料通道60。當(dāng)燃料氣是氫氣時(shí)，燃料氣供給部分62 (氫供給部分6)是氫瓶或氫管。燃料氣供給部分62還可以是重整天然氣、丙烷、甲醇或汽油以產(chǎn)生氫氣的部分。燃料氣供給部分62可以是稍后描述的水電解部分21。在這種情況下，可以將由水電解部分21產(chǎn)生的氫氣供給至在燃料電池部分22中的燃料通道60。當(dāng)燃料氣供給部分62是重整天然氣或其它的部分時(shí)，燃料氣供給部分62可以包括二氧化碳除去部分。采用該構(gòu)造，在將燃料氣供給至燃料通道60之前，可以從燃料氣除去在氫氣中所包含的二氧化碳，因而可以防止由于二氧化碳的影響而導(dǎo)致燃料電池部分22的輸出的減少。將參照圖3描述將氫氣從氫氣瓶42供給至在燃料電池部分22中的燃料通道60并且不操作水電解部分21的情況。打開閥V2和閥V6，而關(guān)閉閥V5，因而來自氫氣瓶42的氫氣和流經(jīng)循環(huán)通道65的氫氣通過氣體混合器17混合，并且可以將該氣體混合物供給至在燃料電池部分22中的燃料通道60。打開閥Tl,而關(guān)閉閥V8和閥VII，因而流經(jīng)燃料通道60并且由二氧化碳除去部分10從中除去二氧化碳的氫氣可以流經(jīng)循環(huán)通道65。利用從氫氣瓶42供給的用作燃料的氫氣并且利用在流經(jīng)燃料通道60的燃料氣中所包含的被重復(fù)使用的未反應(yīng)的燃料氣，如上所述的氫氣的循環(huán)可以使燃料電池部分22運(yùn)行。當(dāng)氫在燃料通道60中的利用效率高時(shí)，通過打開閥V8和關(guān)閉閥V7可以僅將來自氫氣瓶42的氫氣供給至燃料通道60而沒有氫氣的循環(huán)。流經(jīng)燃料通道60的氫氣包含由水引起的水分，由于氫氣的燃料而產(chǎn)生所述水。通過使用循環(huán)通道65使氫氣循環(huán)，可以將該水分再次供給至燃料通道60。因此，可以減少加濕部分48的操作量。接著，將參照圖3描述將氫氣從氫氣瓶42和水電解部分21供給至燃料通道60的 情況。打開閥V7和閥VII，而關(guān)閉閥V8，因而流經(jīng)氫通道60的氫氣和由水電解部分21產(chǎn)生的氫氣由氣體混合器17混合，并且可以將該氣體混合物供給至循環(huán)通道65。打開閥V2和閥V6，而關(guān)閉閥V5，因而來自氫氣瓶42的氫氣和流經(jīng)循環(huán)通道65的氫氣由氣體混合器17混合，并且可以將該氣體混合物供給至在燃料電池部分22中的燃料通道60。當(dāng)氫在燃料通道60中的利用效率高時(shí)，通過打開閥V8和關(guān)閉閥V7可以僅將由水電解部分21產(chǎn)生的氫氣供給至循環(huán)通道65。因?yàn)橛伤娊獠糠?1產(chǎn)生的氫氣直接被供給至燃料通道60而不被儲存在氫存儲部分12中，所以不必要通過除濕部分49除去因電解溶液引起的水分。由于可以將由電解溶液引起的水分供給至燃料通道60，所以可以減少加濕部分48的操作數(shù)。當(dāng)由水電解部分21產(chǎn)生的氫氣量大于在燃料電池部分22中使用的氫氣量時(shí),可以關(guān)閉閥V2以便僅將流經(jīng)循環(huán)通道65的氫氣供給至燃料通道60。氫供給部分6 (燃料氣供給部分62)可以具有氫存儲部分12。氫存儲部分12可以存儲從水電解部分21所產(chǎn)生的氫，并且可以將存儲的氫供給至在燃料電池部分22中的燃料通道60。例如，氫存儲部分12是氫氣瓶或氫存儲合金。當(dāng)氫存儲部分12是氫氣瓶時(shí)，從水電解部分21所產(chǎn)生的氫在被壓縮機(jī)44壓縮時(shí)被存儲在氫氣瓶中?？梢詫浯鎯Σ糠?2與循環(huán)通道65連通，允許在流經(jīng)燃料通道60的氫中所包含的未反應(yīng)的氫再次流經(jīng)燃料通道60。憑借該構(gòu)造，當(dāng)將燃料電池部分22停止時(shí)，可以將剩余在通道中的氫存儲在存儲部分12中，因而可以有效地利用充當(dāng)燃料氣的氫氣。憑借該構(gòu)造，始終不必要操作燃料電池系統(tǒng)。因此，燃料電池系統(tǒng)可以對負(fù)荷中的變化作出響應(yīng)。圖3示出氫供給部分6具有氫氣瓶42和氫存儲部分12兩者的情況。然而，氫供給部分6可以僅具有氫存儲部分12。在這種情況下，氫存儲部分12可以存儲來自外部氫管的氫，并且可以將存儲的氫供給至在燃料電池部分22中的燃料通道60。當(dāng)燃料氣是甲醇?xì)鈺r(shí)，燃料氣供給部分62是用于存儲甲醇的罐和用于蒸發(fā)甲醇的蒸發(fā)裝置。空氣供給部分63是用于將空氣或氧氣供給至在燃料電池部分22中的空氣通道61的部分。例如，空氣供給部分63是空氣氣缸、氧氣瓶和空氣壓縮機(jī)?？諝夤┙o部分62可以是存儲由水電解部分21產(chǎn)生的氧的氧氣罐，其中可以將存儲在氧氣罐中的氧氣供給至空氣通道61。由于約300ppm的二氧化碳被包含在空氣中，所以當(dāng)空氣被供給至空氣通道61時(shí)，二氧化碳除去部分10可以設(shè)置在空氣供給部分63和空氣通道61之間，以便防止由于二氧化碳而導(dǎo)致從燃料電池部分22的輸出的減小。加濕部分48可以設(shè)置成能夠?qū)┙o至燃料通道60的燃料氣進(jìn)行加濕。加濕部分48可以設(shè)置成能夠?qū)┙o至空氣供給部分61的空氣或氧氣進(jìn)行加濕。憑借該構(gòu)造，可以供給在空氣電極52上的電化學(xué)反應(yīng)所需的水，或可以將水供給至固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜53，因而可以減小固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜53的電阻率，并且可以提高發(fā)電效率。加濕部分48的示例包括起泡器加濕系統(tǒng)或蒸汽添加系統(tǒng)，起泡器加濕系統(tǒng)使氣體冒泡至加熱的水中，蒸汽添加系統(tǒng)用于直接將蒸汽供給至氣體。2. 二氧化碳除去部分、氣體混合器、循環(huán)通道、濕度傳感器
二氧化碳除去部分10除去氣體中的二氧化碳。二氧化碳除去部分10可以是通過將二氧化碳溶解到堿性溶液中來除去氣體中的二氧化碳的部分，或可以是通過將二氧化碳吸附到諸如沸石或活性碳的多孔吸附劑來除去氣體中的二氧化碳的部分。二氧化碳除去部分10可以設(shè)置成除去在流經(jīng)在燃料電池部分22中的燃料通道60的燃料氣(氫氣)中的二氧化碳，可以設(shè)置成除去被供給至在燃料電池部分22中的空氣通道61的空氣中的二氧化碳，可以設(shè)置成除去在重整裝置中所產(chǎn)生的氫中的二氧化碳，或可以設(shè)置成當(dāng)燃料電池單元22停止時(shí)除去剩余在通道中的氫中的二氧化碳并且允許所產(chǎn)生的氫到氫存儲部分12中。在此處將描述二氧化碳除去部分10，所述二氧化碳除去部分10被設(shè)置成除去在流經(jīng)在燃料電池部分22中的燃料通道60的燃料氣中的二氧化碳。從燃料氣供給部分62 (氫供給部分6)供給的燃料氣(氫氣)流經(jīng)燃料通道60，其中氫氣被供給至燃料電極51。在燃料電極51上，從燃料通道60供給的氫氣和從固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜53供給的氫氧根離子(0H_)反應(yīng)以產(chǎn)生H2O,因而電子被釋放到燃料電極51。產(chǎn)生的H2O流經(jīng)燃料通道60，并且從燃料電池部分22被排出。流經(jīng)燃料通道60并且從燃料電池部分22排出的燃料氣包含未在燃料電極51上反應(yīng)的氫氣。在燃料電池部分22的停止期間溶解到固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜53中的二氧化碳或在被供給至空氣通道的空氣中所包含的少量二氧化碳通過如HCO3-的離子電導(dǎo)移動(dòng)通過固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜53，并且在燃料電極51上反應(yīng)以產(chǎn)生C02。所產(chǎn)生的CO2流經(jīng)燃料通道60，并且連同未反應(yīng)的氫氣從燃料電池部分22被排出。因此，當(dāng)燃料氣是氫氣時(shí)，流經(jīng)燃料通道60并且從燃料電池部分22排出的燃料氣包含未反應(yīng)的氫氣、H2O和二氧化碳。當(dāng)燃料氣是諸如甲醇的有機(jī)化合物時(shí)，從燃料電池部分22排出的燃料氣包含未反應(yīng)的燃料氣，由于燃料氣和0!1_之間反應(yīng)產(chǎn)生的C02，H2O以及從固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜53排出的CO2。認(rèn)為將從燃料電池部分22排出的燃料氣中所包含的未反應(yīng)的燃料氣再次供給至在燃料電池部分22中的燃料通道60，以便提高燃料氣的利用效率。當(dāng)將從燃料電池部分22排出的燃料氣無變化地再次供給至燃料通道60時(shí)，電池反應(yīng)可以由未反應(yīng)的燃料氣引起，因而可以提高燃料氣的利用效率。然而，不期望將CO2連同未反應(yīng)的燃料氣供給至燃料通道60。CO2被溶解到固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜53中，或影響燃料電極51中的電池反應(yīng)，這可能使得燃料電池部分22的發(fā)電效率的降低。此外，CO2重復(fù)地流經(jīng)燃料通道60，使得CO2可能被積聚在流經(jīng)燃料通道60的燃料氣中。鑒于這點(diǎn)，設(shè)置二氧化碳除去部分10以便除去流經(jīng)燃料通道60的燃料氣中所包含的C02并且允許從中除去C02的燃料氣再次流到燃料通道60中。憑借該構(gòu)造，在除去C02之后，可以將從燃料電池部分22排出的燃料氣再次供給至燃料電池部分22，結(jié)果是可以將從中除去C02的未反應(yīng)的燃料氣供給至燃料電池部分22。因此，可以抑制由于CO2而導(dǎo)致的燃料電池的輸出的減小，并且可以提高燃料氣的利用效率。二氧化碳除去部分10可以設(shè)置成除去被存儲在氫存儲部分12中的氫氣中所包含的C02。憑借該構(gòu)造，可以將從中除去二氧化碳的氫氣存儲在氫存儲部分12中，這可以防止CO2聚集在氫存儲部分12中。更具體地，可以設(shè)置循環(huán)通道65，該循環(huán)通道65允許在燃料電 池部分22中的燃料通道60的排氣口與氣體混合器17彼此連通。將二氧化碳除去部分10設(shè)置在循環(huán)通道65上。氣體混合器17可以設(shè)置成將從燃料氣供給部分62供給的燃料氣與從循環(huán)通道65供給的燃料氣混合以產(chǎn)生氣體混合物，并且將該氣體混合物供給至在燃料電池部分22中的燃料通道60。氣體混合器17可以設(shè)有止回閥、壓力調(diào)節(jié)閥或流量控制器。氣體混合器17還可以設(shè)置成能夠在防止回流的同時(shí)混合氣體。具體地，當(dāng)在從燃料氣供給部分62供給的燃料氣和從循環(huán)通道65供給的燃料氣之間存在壓力差時(shí)，設(shè)置止回閥或設(shè)置壓力調(diào)節(jié)閥，以便調(diào)整每種氣體的壓力。采用該構(gòu)造，可以在防止從一個(gè)通道供給的燃料氣流入到另一個(gè)通道中或不使從一個(gè)通道供給的氣體的流動(dòng)停止的同時(shí)混合氣體。氣體混合器17還可以設(shè)置成將由水電解部分21產(chǎn)生的氫氣和流經(jīng)燃料電池部分22的燃料氣混合。濕度傳感器67可以設(shè)置成檢測流經(jīng)循環(huán)通道65的燃料氣的濕度或由氣體混合器17形成的氣體混合物的濕度。在這種情況下，氣體混合器17可以設(shè)置成能夠基于來自濕度傳感器67信號改變流經(jīng)循環(huán)通道65的燃料氣和從燃料氣供給部分62供給的燃料氣的混合比。憑借此點(diǎn)，氣體混合器17可以將包含水分且流經(jīng)循環(huán)通道的燃料氣與從燃料氣供給部分62供給的燃料氣混合，并且可以將具有適當(dāng)濕度的氣體混合物供給至在燃料電池部分22中的燃料通道60。因此，可以減少加濕部分48的能量消耗，所述加濕部分對被供給至燃料通道60的燃料氣進(jìn)行加濕，因而可以提高作為燃料電池系統(tǒng)的能量效率。當(dāng)燃料電池系統(tǒng)具有除濕部分49時(shí)，還可以減少除濕部分49的能量消耗，因而可以提高作為燃料電池系統(tǒng)的能量效率。根據(jù)壓力調(diào)節(jié)和流量控制，氣體混合器17可以改變從循環(huán)通道65供給的燃料氣和從燃料氣供給部分62供給的燃料氣的混合比。例如，當(dāng)氣體混合器17將來自被包括在燃料氣供給部分62中的氫氣瓶的氫氣與流經(jīng)燃料電池部分22的氫氣混合時(shí)，通過分別調(diào)節(jié)從相應(yīng)的通道供給的氣體的壓力/流速，氣體混合器17可以調(diào)節(jié)氣體的混合比。例如，流經(jīng)燃料電池部分22的氫氣包含許多在燃料電池部分22中產(chǎn)生的水。在這種情況下，氣體混合器17調(diào)節(jié)包含水且流經(jīng)燃料電池部分的氫氣和來自氫氣瓶的不包含水的氫氣的混合比，從而能夠在不操作加濕部分48的情況下調(diào)節(jié)氣體混合物以具有適當(dāng)?shù)臐穸?。?dāng)可以如上所述調(diào)節(jié)氣體的混合比時(shí)，可以重復(fù)使用在燃料電池部分22中產(chǎn)生的水，使得操作除濕部分49變得不必要。
通過如上所述調(diào)節(jié)氣體混合物的比率，可以減少加濕部分48和除濕部分49的操作量，因而可以提高作為系統(tǒng)的效率。3.除濕部分除濕部分49可以設(shè)置成對流經(jīng)在燃料電池部分22中的燃料通道60的燃料氣進(jìn)行除濕。該構(gòu)造可以除去在流經(jīng)在燃料電池部分22中的燃料通道60燃料氣中所包含水分，因而可以再次將從中除去水分的燃料氣供給至燃料通道60。因此，可以防止對過剩的水分連同被供給至燃料通道60的燃料氣的供給。因此，該構(gòu)造可以防止因在燃料電極51上發(fā)生的溢流現(xiàn)象引起的發(fā)電效率的降低。除濕部分49可以設(shè)置成使得從燃料通道60的排氣口排出的燃料氣在流經(jīng)二氧化碳除去部分10之后流經(jīng)除濕部分49，或使得從燃料通道60的排氣口排出的燃料氣在流經(jīng)除濕部分49之后流經(jīng)二氧化碳除去部分10。·除濕部分49的示例包括采用用于將氣體冷卻至不大于露點(diǎn)溫度的溫度的冷卻系統(tǒng)來除濕的除濕部分，采用用于通過壓縮機(jī)壓縮氣體的壓縮系統(tǒng)來除濕的除濕部分，或采用用于允許氣體穿過易于吸收水分的固體的吸附系統(tǒng)的除濕部分。除濕部分49可以設(shè)置成對存儲在氫存儲部分12中的氫氣進(jìn)行除濕。該構(gòu)造可以允許將從中除去水分的氫氣存儲在氫存儲部分12，并且可以防止水聚集在氫存儲部分12中。存儲在氫存儲部分12中的氫氣可以是由水電解部分21產(chǎn)生的氫氣。除濕部分49可以設(shè)置成使得流經(jīng)在燃料電池部分22中的燃料通道60的燃料氣和由水電解部分21產(chǎn)生且存儲在氫存儲部分12中的氫氣均由公共除濕部分49除濕。該構(gòu)造可以降低操作成本和生產(chǎn)成本。4.水電解部分水電解部分21可以電解水以產(chǎn)生氫氣和氧氣。水電解部分21可以形成為包括第一電解電極8和第二電解電極7的電解容器。將電解溶液存儲在電解容器中，并且在第一電解電極8和第二電解電極7之間施加電壓，因而電解部分21可以電解在電解溶液中所包含的水以產(chǎn)生氫氣和氧氣。水電解部分21可以是通過利用光電轉(zhuǎn)換部分2的光伏電來電解水的一部分。在這種情況下，水電解部分21設(shè)置成將光電轉(zhuǎn)換部分2的光伏電輸出至第一電解電極8和第二電解電極7。水電解部分21可以設(shè)置成將產(chǎn)生的氫存儲到氫存儲部分12中，或還可以設(shè)置成將產(chǎn)生的氧存儲到空氣罐中。還可以構(gòu)造成，在由除濕部分49除濕之后存儲待存儲的氫和氧?？梢詫⑺娊獠糠?1包括在稍后描述的制氫裝置23中。將在稍后描述在這種情況下的第一電解電極8和第二電解電極7。被包括在制氫裝置23中的第一電解電極8和第二電解電極7的描述適用于不被包括在制氫裝置23中的第一電解電極8和第二電解電極7的描述，只要不存在不一致。此處將參照圖3描述將在水電解部分21中產(chǎn)生的氫氣存儲在氫存儲部分12中并且不操作燃料電池部分22的情況。通過打開閥Vll和關(guān)閉閥V7，可以使在水電解部分21中產(chǎn)生的氫氣流至除濕部分49。除濕部分49除去在氫氣中所包含并且由電解溶液產(chǎn)生的水分，因而所干燥的氫流經(jīng)循環(huán)通道65。通過打開閥V5并且關(guān)閉閥Vl和V6，流經(jīng)循環(huán)通道的氫氣被壓縮機(jī)44壓縮以被存儲在氫存儲部分12中?？梢詫⒋鎯υ跉浯鎯Σ糠?2中的氫氣供給至在燃料電池部分22中的燃料通道60。5.光電轉(zhuǎn)換部分光電轉(zhuǎn)換部分2在接收日光時(shí)產(chǎn)生光伏電。光電轉(zhuǎn)換部分2可以將光伏電輸出至水電解部分21。由于將來自光電轉(zhuǎn)換部分2的光伏電輸出至水電解部分21，所以通過利用光伏電可以將水電解以產(chǎn)生氫氣和氧氣。因此，可以通過來自光電轉(zhuǎn)換部分2的光伏電產(chǎn)生氫氣。從水電解部分21流經(jīng)氣體通道的該氫氣由除濕部分49除濕，然后可以被存儲在氫存儲部分12中。光電轉(zhuǎn)換部分2不受特別的限制，只要光電轉(zhuǎn)換部分在接收光時(shí)產(chǎn)生光伏電。光電轉(zhuǎn)換部分的示例包括使用硅半導(dǎo)體的光電轉(zhuǎn)換部分、使用化合物半導(dǎo)體的光電轉(zhuǎn)換部分、使用染料敏化劑的光電轉(zhuǎn)換部分，或使用有機(jī)薄膜的光電轉(zhuǎn)換部分。 可以將光電轉(zhuǎn)換單元2包括在描述稍后的制氫裝置23中。將在稍后描述被包括在制氫裝置23中的光電轉(zhuǎn)換部分2。被包括在制氫裝置23中的光電轉(zhuǎn)換部分2的描述適用于不被包括在制氫裝置23中的光電轉(zhuǎn)換部分2的描述，只要不存在不一致。6.制氫裝置圖4是示出了被包括在根據(jù)本實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)中的制氫裝置的構(gòu)造的示意平面圖，圖5是沿著圖4中的線A-A截取的示意截面圖，并且圖6是示出了被包括在根據(jù)本實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)中的制氫裝置的構(gòu)造的示意后視圖。圖7至圖13是示意截面視圖，每個(gè)圖均示出了被包括在根據(jù)本實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)中的制氫裝置的構(gòu)造，并且圖7至圖13是對應(yīng)于圖5的示意截面視圖。制氫裝置23可以包括具有光接受表面和后表面的光電轉(zhuǎn)換部分2,和設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換部分2的后表面上的水電解部分21。制氫裝置23還包括分別設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換部分2的后表面上的第一電解電極8和第二電解電極7。當(dāng)使日光入射在光電轉(zhuǎn)換部分2的光接受表面上，并且使第一電解電極8和第二電解電極7與電解溶液相接觸時(shí)，通過利用由入射到光電轉(zhuǎn)換部分2中的光產(chǎn)生的電動(dòng)勢，第一電解電極8和第二電解電極7電解電解溶液以產(chǎn)生第一氣體和第二氣體。第一氣體和第二氣體中的一種氣體為氫氣，并且另一種氣體為氧氣。由于第一電解電極8和第二電解電極7被設(shè)置成通過利用由入射到光電轉(zhuǎn)換部分2中的光產(chǎn)生的電動(dòng)勢來電解電解溶液以分別產(chǎn)生第一氣體和第二氣體，所以可以在第一電解電極8的表面上產(chǎn)生第一氣體，而可以在第二電解電極7的表面上產(chǎn)生第二氣體。由于第一氣體和第二氣體中的一種氣體為氫氣，所以可以產(chǎn)生氫氣。由于將第一電解電極8和第二電解電極7設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換部分2的后表面上,所以可以使光在不穿過電解溶液的情況下入射在光電轉(zhuǎn)換部分2的光接受表面上，使得可以防止入射光被吸收并且可以防止入射光被電解溶液散射。因此，進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換部分2的入射光量會很大，并且光利用效率會很高。由于第一電解電極8和第二電解電極7形成在光電轉(zhuǎn)換部分2的后表面上，所以進(jìn)入光接受表面的光不分別被第一電解電極8和第二電解電極7以及從那些電極產(chǎn)生的第一氣體和第二氣體吸收或散射。因此，進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換部分2的入射光量會很大，并且光利用效率會很高。制氫裝置23還可以包括半透明基底I、第一電極4、第二電極5和第一導(dǎo)電部分9。
下面將描述制氫裝置23。6-1.半透明基底在該實(shí)施例中，半透明基底I可以設(shè)置在制氫裝置23中。此外，光電轉(zhuǎn)換部分2可以設(shè)置在半透明基底I上，且光接受表面在半透明基底I的側(cè)面上。在光電轉(zhuǎn)換部分2充當(dāng)半導(dǎo)體基底等且具有一定強(qiáng)度的情況下，可以不設(shè)置半透明基底I。在光電轉(zhuǎn)換部分2可以形成在柔性材料，諸如樹脂膜上的情況下，可以不設(shè)置半透明基底I。此外，為了在光電轉(zhuǎn)換部分2的光接受表面上接收日光，基底I優(yōu)選地是透明的并 且具有高透光率，然而透光率不受限制，只要基底I具有光可以有效地進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換部分2的結(jié)構(gòu)。具有高透光率的基底材料優(yōu)選地包括透明的剛性材料，所述透明的剛性材料諸如鈉玻璃、石英玻璃、Pyrex (注冊商標(biāo))、和人造石英片、透明的樹脂板和膜材料。優(yōu)選地使用玻璃基板，因?yàn)椴ＡЩ迨腔瘜W(xué)和物理穩(wěn)定的。在光電轉(zhuǎn)換部分2的側(cè)面上的半透明基底I的表面可以具有細(xì)小凹凸的結(jié)構(gòu)，使得入射光可以有效地在光電轉(zhuǎn)換部分2的表面上不規(guī)則地反射。該細(xì)小凹凸結(jié)構(gòu)可以通過熟知的方法，諸如活性離子蝕刻(RIE)過程或爆破過程形成。6-2.第一電極第一電極4可以設(shè)置在半透明基底I上，并且可以設(shè)置成與光電轉(zhuǎn)換部分2的光接受表面相接觸。可替代地，第一電極4可以具有半透明性。在可以不設(shè)置半透明基底I的情況下，可以直接將第一電極4設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換部分2的光接受表面上。第一電極4可以電連接到第二電解電極7。通過設(shè)置第一電極4，較大的電流在光電轉(zhuǎn)換部分2的光接受表面與第二電解電極7之間流動(dòng)。當(dāng)光電轉(zhuǎn)換部分2在如圖12和13中所示的光電轉(zhuǎn)換部分2的后表面上的第一區(qū)域和第二區(qū)域之間產(chǎn)生電動(dòng)勢時(shí)，第一電極4是不必要的。第一電極4可以經(jīng)由如圖5、圖8和圖11所示的第一導(dǎo)電部分9電連接到第二電解電極7，或可以與如圖10中所示的第二電解電極7相接觸。如在圖7和圖9中的情況，第一電極4可以經(jīng)由切換部分29和接線50電連接到第二電解電極7。第一電極4可以由由ITO或SnO^U成的透明導(dǎo)電膜形成，或可以由指狀電極形成，該指狀電極由金屬，諸如Ag或Au制成。在下文中，將對第一電極4由透明導(dǎo)電膜形成的情況作出描述。使用透明導(dǎo)電膜來將光電轉(zhuǎn)換部分2的光接受表面容易地連接到第二電解電極7?？梢允褂猛ǔ１挥米魍该麟姌O的任何材料。更具體地，透明電極可以由In-Zn-O(IZ0)、In-Sn-0(IT0)、Zn0-Al、Zn-Sn-0或SnO2制成。此外，透明導(dǎo)電膜優(yōu)選地具有85%或更多，更優(yōu)選90%或更多，并且最優(yōu)選92%或更多的日光透射率。在這種情況下，光電轉(zhuǎn)換部分2可以有效地吸收光?？梢砸允熘姆椒ㄐ纬赏该鲗?dǎo)電膜，該熟悉的方法諸如濺射法、真空沉積法、溶膠-凝膠法、簇束沉積法、或PLD (脈沖激光沉積)法。6-3.光電轉(zhuǎn)換部分光電轉(zhuǎn)換部分2具有光接受表面和后表面,并且第一電解電極8和第二電解電極7設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換部分2的后表面上。光接受表面接收待光電轉(zhuǎn)換的光，并且后表面設(shè)置在光接受表面后面。光電轉(zhuǎn)換部分2可以經(jīng)由第一電極4設(shè)置在半透明基底I上，且光接受表面朝下。光電轉(zhuǎn)換部分2可以是如圖5、和圖7至圖11中所不的在光接受表面和后表面之間產(chǎn)生電動(dòng)勢的光電轉(zhuǎn)換部分，或可以是如圖12和圖13中所示的在電轉(zhuǎn)換部分2的后表面上在第一區(qū)域和第二區(qū)域之間產(chǎn)生電動(dòng)勢的光電轉(zhuǎn)換部分。圖12和圖13中所示的光電轉(zhuǎn)換部分2可以由半導(dǎo)體基底形成，所述半導(dǎo)體基底在其上形成有η型半導(dǎo)體區(qū)域37和P型半導(dǎo)體區(qū)域36。光電轉(zhuǎn)換部分2的形狀不受特別的限制。例如，光電轉(zhuǎn)換部分2形成為具有矩形形狀。然而光電轉(zhuǎn)換部分2不受特別的限制，只要該光電轉(zhuǎn)換部分可以通過入射光使電荷分離并且產(chǎn)生電動(dòng)勢，光電轉(zhuǎn)換部分2可以是使用硅基底半導(dǎo)體的光電轉(zhuǎn)換部分、使用化合物半導(dǎo)體的光電轉(zhuǎn)換部分、使用染料敏化劑的光電轉(zhuǎn)換部分或使用有機(jī)薄膜的光電轉(zhuǎn)換部分。 當(dāng)?shù)谝粴怏w和第二氣體中的一種氣體是氫氣，并且另一種氣體是氧氣時(shí)，光電轉(zhuǎn)換部分2必須由如下材料制成，所述材料通過接收光分別在第一電解電極8和第二電解電極7中產(chǎn)生生成氫氣和氧氣所需的電動(dòng)勢。在第一電解電極8和第二電解電極7之間的電位差需要比水分解所需的理論電壓(I. 23V)高，因而有必要在光電轉(zhuǎn)換部分2中產(chǎn)生足夠大的電位差。因此，優(yōu)選地將光電轉(zhuǎn)換部分2設(shè)置成使得產(chǎn)生電動(dòng)勢的部分由兩個(gè)或更多串聯(lián)的結(jié)，諸如ρη結(jié)形成。例如，光電轉(zhuǎn)換部分2可以形成為具有如下結(jié)構(gòu)在該結(jié)構(gòu)中，將并排布置的光電轉(zhuǎn)換層與第四導(dǎo)電部分33串聯(lián)，如圖11和13中所示。用于光電轉(zhuǎn)換的材料包括基于硅基底半導(dǎo)體、化合物半導(dǎo)體和有機(jī)材料設(shè)置的材料，并且可以使用任何光電轉(zhuǎn)換材料。此外，為了增加電動(dòng)勢，可以將以上光電轉(zhuǎn)換材料疊層。當(dāng)將光電轉(zhuǎn)換材料疊層時(shí)，多結(jié)結(jié)構(gòu)可以由相同的材料制成。在將具有不同光學(xué)帶隙的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換層疊層以相互補(bǔ)足光電轉(zhuǎn)換層的低敏感波長區(qū)域的情況下，可以有效地吸收在大波長區(qū)域內(nèi)的入射光。多個(gè)光電轉(zhuǎn)換層中的每一個(gè)光電轉(zhuǎn)換層優(yōu)選地具有不同的帶隙。憑借該構(gòu)造，可以使在光電轉(zhuǎn)換部分2中產(chǎn)生的電動(dòng)勢增加更多，因而可以更有效地電解電解溶液。此外，為了提高光電轉(zhuǎn)換層之間的串聯(lián)連接特性，并且為了匹配在光電轉(zhuǎn)換部分2中產(chǎn)生的光電流，可以將諸如透明導(dǎo)電膜的導(dǎo)體置入在層之間。因此，可以防止光電轉(zhuǎn)換部分2惡化。在下文中，將更具體地描述光電轉(zhuǎn)換部分2的示例。應(yīng)注意的是，可以通過組合這些示例設(shè)置光電轉(zhuǎn)換部分2。下述光電轉(zhuǎn)換部分2可以形成為光電轉(zhuǎn)換層，只要存在一致性。6-3-1.使用硅基底半導(dǎo)體的光電轉(zhuǎn)換部分使用硅基底半導(dǎo)體的光電轉(zhuǎn)換部分2可以是單晶類型、多結(jié)晶類型、非晶類型、球硅類型、或那些的組合。在P型半導(dǎo)體和η型半導(dǎo)體之間的ρη結(jié)可以設(shè)置成這些類型中的任一個(gè)。可替代地，可以設(shè)置pin結(jié)，其中i型半導(dǎo)體設(shè)置在P型半導(dǎo)體和η型半導(dǎo)體之間。此外，可替代地，可以設(shè)置多個(gè)ρη結(jié)、多個(gè)pin結(jié)、或ρη結(jié)和pin結(jié)。硅基底半導(dǎo)體是包含硅系的半導(dǎo)體，硅系諸如硅、碳化硅、或硅鍺。此外，硅基底半導(dǎo)體可以包括其中將η型雜質(zhì)或P型雜質(zhì)添加到硅的半導(dǎo)體，并且可以包括水晶半導(dǎo)體、非晶半導(dǎo)體、或微晶半導(dǎo)體?？商娲?，使用硅基底半導(dǎo)體的光電轉(zhuǎn)換部分2可以是形成在半透明基底I上的薄膜或厚膜光電轉(zhuǎn)換層、其中Pn結(jié)或pin結(jié)被形成在諸如硅片的薄片上的光電轉(zhuǎn)換部分、或其中薄膜光電轉(zhuǎn)換層被形成在具有Pn結(jié)或pin結(jié)的薄片上的光電轉(zhuǎn)換部分。將用于使用硅基底半導(dǎo)體形成光電轉(zhuǎn)換部分2的方法的示例示出如下。通過諸如等離子CVD法的方法將第一導(dǎo)電性類型半導(dǎo)體層形成在第一電極4上，所述第一電極4被疊層在半透明基底I上。該第一導(dǎo)電性類型半導(dǎo)體層是P+-型或n+_型非晶Si薄膜，或摻雜的多結(jié)晶或微晶Si薄膜，使得確定雜質(zhì)原子濃度的導(dǎo)電性是IXlO18至5X1021/cm3。用于第一導(dǎo)電性類型半導(dǎo)體層的材料不限于Si，并且可以使用諸如SiC、SiGe、或SixCVx的化合物。通過諸如等離子CVD法的方法將多晶或微晶Si薄膜作為水晶Si基光敏層形成在如上所述形成的第一導(dǎo)電性類型半導(dǎo)體層上。在這種情況下，導(dǎo)電性類型是其摻雜濃度比 第一導(dǎo)電性類型半導(dǎo)體層的摻雜濃度低的第一導(dǎo)電性類型或i型。用于水晶Si基光敏層的材料并不限于Si，并且可以使用諸如SiC、SiGe、或SixCVx的化合物。然后，為了在水晶Si基光敏層上形成半導(dǎo)體結(jié)，通過諸如等離子CVD的方法形成第二導(dǎo)電性類型半導(dǎo)體層，該半導(dǎo)體層的導(dǎo)電性類型與第一導(dǎo)電性類型半導(dǎo)體層的導(dǎo)電性類型相反。該第二導(dǎo)電性類型半導(dǎo)體層是n+_型或p+-型非晶Si薄膜，或摻雜的多晶或微晶Si薄膜，該多晶或微晶Si薄膜具有I X IO18至5 X IO2Vcm3的確定雜質(zhì)原子的導(dǎo)電性。用于第二導(dǎo)電性類型半導(dǎo)體層的材料并不限于Si，并且可以使用諸如SiC、SiGe、或SixCVx的化合物。此外，為了進(jìn)一步提高結(jié)特性，可以將大體i型非晶Si基薄膜插入在水晶Si基光敏層和第二導(dǎo)電性類型半導(dǎo)體層之間。因此，層壓最靠近光接受表面的光電轉(zhuǎn)換層是可能的。然后，形成第二光電轉(zhuǎn)換層。第二光電轉(zhuǎn)換層由第一導(dǎo)電性類型半導(dǎo)體層、水晶Si基光敏層和第二導(dǎo)電性類型半導(dǎo)體層形成，并且相應(yīng)地，以與在第一光電轉(zhuǎn)換層中的第一導(dǎo)電性類型半導(dǎo)體層、水晶Si基光敏層和第二導(dǎo)電性類型半導(dǎo)體層相同的方式形成第二光電轉(zhuǎn)換層的第一導(dǎo)電性類型半導(dǎo)體層、水晶Si基光敏層和第二導(dǎo)電性類型半導(dǎo)體層。當(dāng)利用兩層串接不能充分地獲得水分解所需的電位時(shí)，優(yōu)選地設(shè)置三層或更多疊層結(jié)構(gòu)。這里，應(yīng)注意的是，在第二光電活性層中的水晶Si基光敏層的結(jié)晶化體積率優(yōu)選地高于在第一層中的水晶Si基光敏層的結(jié)晶化體積率。類似地，當(dāng)將三層或更多層疊層時(shí)，第三或更多層的結(jié)晶化體積分?jǐn)?shù)優(yōu)選地高于底層的結(jié)晶化體積分?jǐn)?shù)。這是因?yàn)槲招栽陂L波長區(qū)域中高，并且光譜靈敏度被轉(zhuǎn)移至長波長區(qū)域側(cè)，所以即使當(dāng)光敏層由相同的Si材料制成時(shí)也可以提高在大波長區(qū)域上的靈敏度。即，當(dāng)串接結(jié)構(gòu)由具有不同結(jié)晶度的硅制成時(shí)，光譜靈敏度變高，因而可以以高效率使用光。這時(shí)，必須將具有低結(jié)晶度的材料設(shè)置在光接受表面的側(cè)面上以實(shí)現(xiàn)高光利用效率。此外，當(dāng)結(jié)晶度為40%或更小時(shí)，非晶成分增加，并且產(chǎn)生惡化。如下示出用于使用硅基底形成光電轉(zhuǎn)換部分2的方法的示例?？梢允褂脝尉藁谆蚨嘟Y(jié)晶娃基底作為娃基底。娃基底可以是P型、η型、或i型。將諸如P的η型雜質(zhì)利用熱擴(kuò)散或離子注入摻雜到硅基底的一部分中從而形成η型半導(dǎo)體部分37，而將諸如B的P型雜質(zhì)利用熱擴(kuò)散或離子注入摻雜到該硅基底的另一部分中從而產(chǎn)生P型半導(dǎo)體部分36。借此,可以將ρη結(jié)、pin結(jié)、npp+結(jié)、或pnn+結(jié)形成在娃基底上，因而可以形成光電轉(zhuǎn)換部分2。如圖12和圖13中所示，可以將一個(gè)η型半導(dǎo)體部分37和一個(gè)P型半導(dǎo)體部分36形成在硅基底上，或可以將η型半導(dǎo)體部分37和P型半導(dǎo)體部分36中的一個(gè)半導(dǎo)體部分形成為多個(gè)。如圖13中所示，將在其上均形成有η型半導(dǎo)體部分37和P型半導(dǎo)體部分36的硅基底并排布置，并且將它們與第四導(dǎo)電部分33串聯(lián)，因而可以形成光電轉(zhuǎn)換部分2。在此處已經(jīng)描述了使用硅基底的情況。然而，可以使用可以形成ρη結(jié)、pin結(jié)、npp+結(jié)、或pnn+結(jié)的另一種半導(dǎo)體基底。光電轉(zhuǎn)換部分2并不限于具有半導(dǎo)體基底，也可以具有形成在基底上的半導(dǎo)體層，只要它可以形成η型半導(dǎo)體部分37和P型半導(dǎo)體部分36。6-3-2.使用化合物半導(dǎo)體的光電轉(zhuǎn)換部分關(guān)于使用化合物半導(dǎo)體的光電轉(zhuǎn)換部分，所述化合物半導(dǎo)體例如由III-V族元素　形成的GaP、GaAs、InP、或InAs、由II-VI族元素形成的CdTe/CdS、或由I-III-VI族元素形成的CIGS (銅銦鎵硒)形成ρη結(jié)。將用于使用化合物半導(dǎo)體產(chǎn)生光電轉(zhuǎn)換部分的方法作為一個(gè)示例示出如下，并且在該方法中，利用MOCVD(金屬有機(jī)化學(xué)汽相沉積)裝置順序地進(jìn)行膜形成過程等。作為III族元素的材料，通過使用氫作為載氣將諸如三甲基鎵、三甲基鋁、或三甲基銦的有機(jī)金屬供給至生長系統(tǒng)。作為V族元素的材料,使用諸如胂(AsH3)、三氫化磷(ΡΗ3)、或鋪化氫(SbH3)的氣體。作為P型雜質(zhì)或η型雜質(zhì)，使用二乙基鋅等來形成P型，或使用硅烷(SiH4)、乙硅烷(Si2H6)、硒化氫(H2Se)等來形成η型。當(dāng)將以上原料氣供給至被加熱至700°C且被裂解的基底上時(shí)，可以使期望的化合物半導(dǎo)體材料膜外延生長。生長層的組分可以被引入的氣體組分控制，并且生長層的膜厚度可以被氣體的引入時(shí)間長度控制。當(dāng)將光電轉(zhuǎn)換部分設(shè)置作為多結(jié)疊合層時(shí)，通過盡可能匹配層之間的晶格常數(shù)，生長層結(jié)晶性能可以是優(yōu)良的，從而可以提高光電轉(zhuǎn)換效率。為了增強(qiáng)載體收集效率，可以在光接受表面的側(cè)面上設(shè)置熟知的窗層或可以在非光接受表面的側(cè)面上設(shè)置熟知的電場層，除其中形成有Pn結(jié)的部分之外。此外，緩沖層可以設(shè)置成防止雜質(zhì)擴(kuò)散。6-3-3.使用染料敏化劑的光電轉(zhuǎn)換部分例如，使用染料敏化劑的光電轉(zhuǎn)換部分主要由多孔半導(dǎo)體、染料敏化劑、電解質(zhì)、和溶劑形成。作為用于多孔半導(dǎo)體的材料，一種或更多種可以選自由氧化鈦、氧化鎢、氧化鋅、鈦酸鋇、鈦酸鍶、硫化鎘等制成的熟知的半導(dǎo)體。用于在基底上形成多孔半導(dǎo)體的方法包括其中通過諸如絲網(wǎng)印刷法或噴墨印刷法的方法應(yīng)用包含半導(dǎo)體顆粒的糊劑并且干燥或烘烤該糊劑的方法；其中通過諸如使用原料氣的CVD法、PVD法、沉積法、濺射法、溶膠-凝膠法的方法和使用電化學(xué)氧化還原反應(yīng)的方法來形成膜的方法。作為被吸附到多孔半導(dǎo)體的染料敏化劑，可以使用被吸附到可見光區(qū)域和紅外光區(qū)域的各種染料。這里，為了將染料強(qiáng)烈地吸附到多孔半導(dǎo)體，優(yōu)選的是，染料分子包含諸如竣酸基、竣酸野基、燒氧基、橫酸基、輕基、輕基、輕燒基、疏基、或憐酸基的基。這些功能基提供電耦合以容易地使電子在多孔半導(dǎo)體的激發(fā)態(tài)染料和導(dǎo)電帶之間移動(dòng)。包含功能基的染料包括釕聯(lián)吡啶系染料、苯醌系染料、醌亞胺系染料、偶氮基系染料、喹吖酮系染料、方酸菁系染料、藍(lán)色素系染料、部花青素系染料、三苯代甲烷系染料、黃嘌呤系染料、葉啉系染料、酞花青染料系染料、二萘嵌苯系染料、靛藍(lán)系染料、和萘酞菁系染料。用于將染料吸附到多孔半導(dǎo)體的方法包括其中將多孔半導(dǎo)體浸在包括溶解于其中的染料的溶液中的方法(染料吸附溶液)。在染料吸附溶液中使用的溶劑不受特別的限制，只要它們可以溶解染料，并且更具體地包括諸如乙醇或甲醇的酒精、諸如丙酮的酮、諸如二乙醚或四氫呋喃的醚、諸如乙腈的氮化合物、諸如己烷的脂肪烴、諸如苯的芳香烴、諸如乙酸乙酯的酯、和水。電解質(zhì)由氧化還原對和并且諸如聚合物凍膠的液體或固體介質(zhì)形成，液體或固體介質(zhì)用于保持氧化還原對。使用諸如鐵系或鈷系的金屬，或優(yōu)選地使用諸如氯、溴、或碘的鹵素物質(zhì)，并且優(yōu) 選地使用諸如鋰碘、鈉碘、或鉀碘、和碘的金屬碘化物的組合作為氧化還原對。此外，可以將諸如二甲基丙基咪唑碘化物的咪唑鹽混合在其中。雖然使用了諸如碳酸丙烯的碳酸鹽化合物、諸如乙腈的腈化合物、諸如乙醇或甲醇的酒精、水、兩極質(zhì)子惰性物質(zhì)等作為溶劑，但是在它們當(dāng)中，優(yōu)選地使用碳酸鹽化合物或腈化合物。6-3-4.使用有機(jī)薄膜的光電轉(zhuǎn)換部分使用有機(jī)薄膜的光電轉(zhuǎn)換部分可以是由具有供電子性質(zhì)和電子接受性質(zhì)的有機(jī)半導(dǎo)體材料形成的電子空穴傳輸層，或是具有電子接受性質(zhì)的電子傳輸層和具有供電子性質(zhì)的孔傳輸層的層壓。然而具有供電子性質(zhì)的有機(jī)半導(dǎo)體材料不受特別的限制，只要具有作為電子供體的功能，但是優(yōu)選的是，膜可以通過涂層方法形成，并且特別地，優(yōu)選地使用具有供電子性質(zhì)的導(dǎo)電聚合物。這里，導(dǎo)電聚合物是指由其中包含碳-碳或雜原子的雙鍵或三鍵交替地與單鍵相鄰的共軛體系形成的31-共軛聚合物，而表現(xiàn)出半導(dǎo)電性質(zhì)。用于具有供電子性質(zhì)的導(dǎo)電聚合物的材料可以是聚亞苯基、聚對苯撐乙烯、聚噻吩、聚咔唑、聚乙烯咔唑、聚硅烷、聚乙炔、聚吡咯、聚苯胺、聚芴、聚乙烯芘、聚乙烯蒽、其衍生物或共聚物、含酞菁的聚合物、含咔唑的聚合物、有機(jī)金屬聚合物等。特別地，優(yōu)選使用的材料可以是噻吩芴共聚物、聚甲基丙烯酸噻吩、苯乙炔-苯乙烯共聚物、氟苯撐亞乙烯共聚物、噻吩苯乙烯等。然而用于具有電子接受性質(zhì)的有機(jī)半導(dǎo)體不受特別的限制，只要它具有作為電子受體的功能，優(yōu)選的是，膜可以通過涂層方法形成，并且特別地，優(yōu)選地使用具有供電子性質(zhì)的導(dǎo)電聚合物。作為具有電子接受性質(zhì)的導(dǎo)電聚合物，它可以是聚對苯撐乙烯；聚芴、其衍生物或共聚物；碳納米管；富勒烯、及其衍生物；包含CN基或CF3基的聚合物、以及其CF3取代聚合物。替代地，可以使用具有電子接受性質(zhì)的摻雜有供電子化合物的有機(jī)半導(dǎo)體材料、或具有供電子性質(zhì)的摻雜有電子接受化合物的有機(jī)半導(dǎo)體材料。用于具有電子接受性質(zhì)的摻雜有供電子化合物的導(dǎo)電聚合物的材料可以是上述具有電子接受性質(zhì)的導(dǎo)電聚合物材料。待摻雜的供電子化合物可以是諸如諸如Li、K、Ca、或Cs的堿金屬或堿土金屬的路易斯堿。路易斯堿充當(dāng)電子供體。此外，用于具有供電子性質(zhì)的摻雜有電子接受化合物的導(dǎo)電聚合物的材料可以是上述具有供電子性質(zhì)的導(dǎo)電聚合物材料。待摻雜的電子接受化合物可以是諸如FeCl3、AlCl3、AlBr3、AsF6、或鹵素化合物的路易斯酸。路易斯酸充當(dāng)電子受體。雖然主要假設(shè)的是，上述光電轉(zhuǎn)換部分2接收日光并且執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換，但是取決于應(yīng)用，可以用人造光，諸如從日光燈、白熾燈、LED、或特定熱源放射的光來照射光電轉(zhuǎn)換部分2以執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換。6-4.第二電極第二電極5可以設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換部分2的后表面上。第二電極5還可以設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換部分2的后表面和第一電解電極8之間，以及在光電轉(zhuǎn)換部分2的后表面和絕緣部分11之間。第二電極5還可以電連接到第一電解電極8。通過設(shè)置第二電極5，可以減少·在光電轉(zhuǎn)換部分2的后表面和第一電解電極8之間的歐姆損失。第二電極5還可以與第一電解電極8相接觸。第二電極5可以經(jīng)由切換部分29和接線50電連接到第一電解電極8。優(yōu)選的是，第二電極5對電解溶液具有耐蝕性，并且對電解溶液具有液體屏蔽性質(zhì)。這可以防止光電轉(zhuǎn)換部分2受到電解溶液的腐蝕。然而第二電極5不受特別的限制，只要它具有導(dǎo)電性，它可以是金屬薄膜，該金屬薄膜諸如由Al、Ag、或Au制成薄膜。膜可以通過濺射方法等形成?？商娲?，它可以是由諸如 In-Zn-O (ΙΖ0)、In-Sn-O (IT0)、Zn0-Al、Zn-Sn_0、或 SnO2 的材料制成的透明導(dǎo)電膜。6-5.第一導(dǎo)電部分第一導(dǎo)電部分9可以設(shè)置成分別與第一電極4和第二電解電極7相接觸。通過設(shè)置第一導(dǎo)電部分9，可以使與光電轉(zhuǎn)換部分2的光接受表面相接觸的第一電極4和第二電解電極7容易地電連接。如圖5和圖8中所示，第一導(dǎo)電部分9可以形成在貫穿光電轉(zhuǎn)換部分2的接觸孔中。該結(jié)構(gòu)可以縮短光電轉(zhuǎn)換部分2的光接受表面和第二電解電極7之間的電流路徑，因而可以更有效地產(chǎn)生第一氣體和第二氣體。形成為第一導(dǎo)電部分9的接觸孔可以是一個(gè)或更多個(gè)，并且它可以具有圓形截面。第一導(dǎo)電部分9可以形成為覆蓋光電轉(zhuǎn)換部分2的側(cè)面，如圖11中所示。用于第一導(dǎo)電部分9的材料不受特別的限制，只要它具有導(dǎo)電性。用于形成第一導(dǎo)電部分9的方法包括其中通過將諸如絲網(wǎng)印刷法或噴墨印刷法的方法應(yīng)用于包含半導(dǎo)體顆粒的糊劑例如碳糊或銀糊并且將其干燥或烘烤的方法；其中通過諸如使用原料氣的CVD法、PVD法、沉積法、濺射法、溶膠-凝膠法的方法和使用電化學(xué)氧化還原反應(yīng)的方法來形成膜的方法。6-6.絕緣部分可以設(shè)置絕緣部分11以防止泄漏電流的產(chǎn)生。例如，如圖5和圖8中所示，當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電部分9形成在貫穿光電轉(zhuǎn)換部分2的接觸孔中時(shí)，絕緣部分11可以設(shè)置在接觸孔的側(cè)壁上。絕緣部分11可以設(shè)置在第二電解電極7和光電轉(zhuǎn)換部分2的后表面之間，如圖5和圖7至11所示。憑借該構(gòu)造，可以防止在第二電解電極7和光電轉(zhuǎn)換部分2的后表面之間的泄漏電流的產(chǎn)生。如圖12和圖13中所示，當(dāng)光電轉(zhuǎn)換部分2在受到光照射時(shí)在光電轉(zhuǎn)換部分2的后表面上在第一區(qū)域和第二區(qū)域之間產(chǎn)生電位差時(shí)，絕緣部分11可以設(shè)置在第一電解電極8和光電轉(zhuǎn)換部分2的后表面之間，以及在第二電解電極7和光電轉(zhuǎn)換部分2的后表面之間，其中絕緣部分11可以在第一區(qū)域和第二區(qū)域上具有開口。憑借該構(gòu)造，可以使由光入射產(chǎn)生的電子和孔彼此有效地分離，因而光電轉(zhuǎn)換效率可以增加更多。優(yōu)選的是，絕緣部分11對電解溶液具有耐蝕性，并且對電解溶液具有液體屏蔽性質(zhì)。這可以防止泄漏電流的產(chǎn)生，并且可以防止光電轉(zhuǎn)換部分2受到電解溶液的腐蝕。絕緣部分11可以由有機(jī)材料或無機(jī)材料制成，并且有機(jī)材料可以是有機(jī)聚合物諸如聚酰胺、聚酰亞胺、聚芳醚、芳香乙烯化合物、氟系聚合物、丙烯酸系聚合物、或乙烯基酰胺系聚合物，而無機(jī)材料可以是諸如Al2O3的金屬氧化物、諸如多孔硅膜的SiO2、氟化硅氧化膜(FSG)、SiOC、HSQ (氫倍半硅氧烷)膜、SiNx、或溶解在諸如乙醇的溶劑中的硅烷醇(Si (OH) 4)，該溶劑將被應(yīng)用并且被加熱以形成膜。用于形成絕緣部分11的方法可以是其中通過將絲網(wǎng)印刷法、噴墨法、或旋轉(zhuǎn)涂布法應(yīng)用于包含保溫材料的糊劑并且將其干燥或烘烤的方法；其中通過諸如使用原料氣的CVD法、PVD法、沉積法、濺射法、溶膠-凝膠法的方法來形成膜的方法。6-7.第二導(dǎo)電部分、第三導(dǎo)電部分、第四導(dǎo)電部分第二導(dǎo)電部分24和第三導(dǎo)電部分25可以設(shè)置在絕緣部分11和第二電解電極7之間，或在絕緣部分11和第一電解電極8之間。通過設(shè)置第二導(dǎo)電部分24和第三導(dǎo)電部分25，可以將由入射到光電轉(zhuǎn)換部分2中的光產(chǎn)生的電動(dòng)勢有效地輸出到第一電解電極8或第二電解電極7，并且此外，可以減少歐姆損失。例如，第二導(dǎo)電部分24和第三導(dǎo)電部分25可以設(shè)置成如圖11至13所示。優(yōu)選的是，第二導(dǎo)電部分24和第三導(dǎo)電部分25對電解溶液具有耐蝕性，并且對電解溶液具有液體屏蔽性質(zhì)。這可以防止歐姆阻抗的增加，并且可以防止光電轉(zhuǎn)換部分2受電解溶液的腐蝕。第四導(dǎo)電部分33可以設(shè)置成串聯(lián)連接光電轉(zhuǎn)換層，如圖11和13中所示。然而第二導(dǎo)電部分24、第三導(dǎo)電部分25、或第四導(dǎo)電部分33不受特別限制，只要它具有導(dǎo)電性，它可以是金屬薄膜，諸如由Al、Ag、或Au制成的薄膜。膜可以通過濺射方法等形成?？商娲?，它可以是由諸如In-Zn-O (ΙΖ0)、In-Sn-O (ΙΤ0)、ZnO-Al、Zn-Sn-O、或SnO2的材料制成的透明導(dǎo)電膜。6-8.第一電解電極，第二電解電極第一電解電極8和第二電解電極7分別設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換部分2的后表面上。第一電解電極8和第二電解電極7分別具有在光電轉(zhuǎn)換部分2的后表面的側(cè)面處的表面以及作為相反表面并且可以與電解溶液相接觸的表面。因此，第一電解電極8和第二電解電極7不阻擋進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換部分2的光。形成第一電解電極8和第二電解電極7，使得當(dāng)它們與電解溶液相接觸時(shí)，通過利用由入射到光電轉(zhuǎn)換部分2中的光產(chǎn)生的電動(dòng)勢，它們能夠電解電解溶液以便分別產(chǎn)生第一氣體和第二氣體。例如，當(dāng)光電轉(zhuǎn)換部分2接收光以在光接受表面和后表面之間產(chǎn)生電動(dòng)勢時(shí)，第一電解電極8可以電連接到光電轉(zhuǎn)換部分2的后表面，而第二電解電極7可以電連接到光電轉(zhuǎn)換部分2的光接受表面，如圖5和圖11中所示。當(dāng)光電轉(zhuǎn)換部分2受到光的照射在其后表面上在第一區(qū)域和第二區(qū)域之間產(chǎn)生電動(dòng)勢時(shí)，第一電解電極8可以電連接到第一區(qū)域和第二區(qū)域中的一個(gè)區(qū)域，而第二電解電極7可以電連接到第一區(qū)域和第二區(qū)域中的另一個(gè)區(qū)域，如圖12和圖13中所示。如圖8和圖9中所示，當(dāng)?shù)谝浑娊怆姌O8不接觸光電轉(zhuǎn)換部分2的后表面或第二電極5時(shí)，第一電解電極8可以經(jīng)由切換部分29電連接到光電轉(zhuǎn)換部分2的后表面。在圖7和圖9中所示的情況下，第二電解電極7可以經(jīng)由切換部分29電連接到光電轉(zhuǎn)換部分2的光接受表面。第一電解電極8和第二電解電極7中的至少一個(gè)電解電極可以被設(shè)置為多個(gè)，并且每一個(gè)電解電極可以具有可以與電解溶液相接觸的帶狀表面，其中第一電解電極8和第二電解電極7可以交替地形成，使得表面的長側(cè)彼此相鄰。通過提供如上所述的第一電解電極8和第二電解電極7，可以縮短在產(chǎn)生第一氣體的部分和產(chǎn)生第二氣體的部分之間的距離，結(jié)果是，在電解溶液中產(chǎn)生的離子濃度不平衡可以被消除并且變得 均勻。由于可以與電解溶液相接觸的表面形成為具有帶狀形狀，所以可以容易地收集第一氣體和第二氣體。優(yōu)選的是，第一電解電極8和第二電解電極7對電解溶液具有耐蝕性，并且對電解溶液具有液體屏蔽性質(zhì)。這樣可以穩(wěn)定地產(chǎn)生第一氣體和第二氣體，并且可以防止光電轉(zhuǎn)換部分2受到電解溶液的腐蝕。例如，可以采用對電解溶液具有耐蝕性的金屬板或金屬薄膜用于第一電解電極8和第二電解電極7。第一電解電極8和第二電解電極7中的至少一個(gè)電解電極可以優(yōu)選地具有大于光電轉(zhuǎn)換部分2的光接受表面的面積的催化劑表面積。憑借該構(gòu)造，通過在光電轉(zhuǎn)換部分2中產(chǎn)生的電動(dòng)勢，可以更有效地產(chǎn)生第一氣體和第二氣體。此外，第一電解電極8和第二電解電極7中的至少一個(gè)電解電極可以優(yōu)選地是催化劑支撐多孔導(dǎo)體。在這種情況下，可以增加第一電解電極8和第二電解電極7中的任一個(gè)電解電極的催化表面積，因而可以更有效地產(chǎn)生第一氣體和第二氣體。通過使用多孔導(dǎo)體，可以防止電位由于電流在光電轉(zhuǎn)換部分2和催化劑之間的流動(dòng)而改變，因而可以更有效地產(chǎn)生第一氣體和第二氣體。在這種情況下，第一電解電極8或第二電解電極7可以形成為具有雙層結(jié)構(gòu)，該雙層結(jié)構(gòu)包括對電解溶液具有液體屏蔽性質(zhì)的部分和多孔部分。第一電解電極8和第二電解電極7中的一個(gè)電解電極可以是氫產(chǎn)生部分，并且另一個(gè)電解電極可以是氧產(chǎn)生部分。在這種情況下，第一氣體和第二氣體中的一種氣體為氫氣，并且另一種氣體為氧氣。6-9.氫產(chǎn)生部分氫產(chǎn)生部分是從電解溶液產(chǎn)生H2的部分，并且氫產(chǎn)生部分是第一電解電極8或第二電解電極7。此外，氫產(chǎn)生部分可以包含用于反應(yīng)以從電解溶液產(chǎn)生H2的催化劑。在這種情況下，可以增加從電解溶液產(chǎn)生H2的反應(yīng)速度。氫產(chǎn)生部分可以由僅用于反應(yīng)以從電解溶液產(chǎn)生H2的催化劑形成，并且催化劑可以由載體支撐。此外，氫產(chǎn)生部分可以具有大于光電轉(zhuǎn)換部分2的光接受表面的面積的催化表面積。在這種情況下，從電解溶液產(chǎn)生H2的反應(yīng)速度可以變得更高。此外，氫產(chǎn)生部分可以是催化劑支撐多孔導(dǎo)體。在這種情況下，催化表面積可以增加。此外，可以防止電位由于電流在光電轉(zhuǎn)換部分2的光接受表面或后表面與被包含在氫產(chǎn)生部分中的催化劑之間流動(dòng)而改變。此外，氫產(chǎn)生部分可以包含作為氫產(chǎn)生催化劑的Pt、Ir、Ru、Pd、Rh、Au、Fe、Ni、和Se中的至少一個(gè)。采用該構(gòu)造，通過在光電轉(zhuǎn)換部分2中產(chǎn)生的電動(dòng)勢，可以以更高的反應(yīng)速度產(chǎn)生氫氣。
設(shè)置用于反應(yīng)以從電解溶液產(chǎn)生H2的催化劑(氫產(chǎn)生催化劑)以促進(jìn)從兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)電子轉(zhuǎn)換成一個(gè)氫分子，并且該催化劑可以由化學(xué)穩(wěn)定的且具有小的氫產(chǎn)生過電壓的材料制成。氫產(chǎn)生催化劑的示例包括具有氫催化活性的諸如Pt、Ir、Ru、Pd、Rh、或Au的鉬族金屬、其合金、以及包含鉬族金屬的化合物；以及包含組成作為氫產(chǎn)生酶的氫化酶的活性中心的諸如Fe、Ni和Se的金屬中的任一種的合金，以及包含金屬的化合物，并且可以期望地使用這些示例及其組合作為氫產(chǎn)生催化劑。在它們當(dāng)中，優(yōu)選地使用Pt和包含Pt的納米結(jié)構(gòu)體，因?yàn)樗鼈兊臍洚a(chǎn)生過電壓是低的。還可以使用通過光照射產(chǎn)生氫產(chǎn)生反應(yīng)的材料，該材料諸如CdS、CdSe、ZnS、或ZrO2。氫產(chǎn)生催化劑可以被支撐在導(dǎo)體上。作為支撐催化劑的導(dǎo)體，它可以是金屬材料、碳質(zhì)材料、或具有導(dǎo)電性的無機(jī)材料。
金屬材料優(yōu)選地是在酸性氣氛下具有電子導(dǎo)電性和具有耐蝕性的材料。更具體地，材料可以是諸如Au、Pt、或Pd的貴金屬；諸如Ti、Ta、W、Nb、Ni、Al、Cr、Ag、Cu、Zn、Su、或Si的金屬；以上金屬的氮化物和碳化物、不銹鋼、或諸如Cu-Cr、Ni-Cr、或Ti-Pt的合金。金屬材料更優(yōu)選地包含從包括Pt、Ti、Au、Ag、Cu、Ni和W選擇的至少一個(gè)元素，因?yàn)閹缀醪划a(chǎn)生另一化學(xué)副反應(yīng)。該金屬材料的電阻相對低，并且即使當(dāng)電流在表面方向上被吸引時(shí)也可以防止電壓降低。此外，當(dāng)使用了在酸性氣氛下具有差耐蝕性的諸如Cu、Ag、或Zn的金屬材料時(shí)，可以用具有耐蝕性的諸如Au、Pt、或Pd的貴金屬或金屬、碳、石墨、玻璃碳、導(dǎo)電聚合物、導(dǎo)電氮化物、導(dǎo)電碳化物、或?qū)щ娧趸锿扛簿哂胁钅臀g性的金屬材料的表面。作為碳質(zhì)材料，優(yōu)選的是，它是化學(xué)穩(wěn)定的并且具有導(dǎo)電性。例如，材料可以碳粉或碳纖維，諸如乙炔黑、硫化纖維、科琴黑、爐黑、VGCF、碳納米管、碳納米突、或富勒烯。作為具有導(dǎo)電性的無機(jī)材料，它可以是In-Zn-O (ΙΖ0)、In-Sn-O (ΙΤ0)、ZnO-Al、Zn-Sn-0, SnO2、或摻雜氧化錫的氧化銻。此外，作為導(dǎo)電聚合物，它可以是聚乙炔、聚噻吩、聚苯胺、聚吡咯、聚對苯撐、或聚對苯乙撐，并且作為導(dǎo)電氮化物，它可以是氮化碳、氮化硅、氮化鎵、氮化銦、氮化鍺、氮化鈦、氮化鋯、或氮化鉈，并且作為導(dǎo)電碳化物，它可以是碳化鉭、碳化硅、碳化鋯、碳化鈦、碳化鑰、碳化鈮、碳化鐵、碳化鎳、碳化鉿、碳化鎢、碳化釩、或碳化鉻，并且作為導(dǎo)電氧化物，它可以是氧化錫、氧化銦錫(ΙΤ0)、或摻雜氧化錫的氧化銻。用以支撐氫產(chǎn)生催化劑的導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)優(yōu)選地可以選自板形、箔形、棒形、網(wǎng)形、板條板形、多孔板形、多孔棒形、織布形、無紡布形、纖維狀、和氈形。此外，優(yōu)選地使用通過在氈形電極的表面中受擠壓而形成的具有凹槽的導(dǎo)體，因?yàn)樗梢詼p小電極液體的電阻和流動(dòng)阻力。6-10.氧產(chǎn)生部分氧產(chǎn)生部分從電解溶液產(chǎn)生O2的部分，并且氧產(chǎn)生部分是第一電解電極8或第二電解電極7。此外，氧產(chǎn)生部分可以包含用于反應(yīng)從電解溶液產(chǎn)生O2的催化劑。在這種情況下，可以增加從電解溶液產(chǎn)生O2的反應(yīng)速度。氧產(chǎn)生部分可以由僅用于反應(yīng)以從電解溶液產(chǎn)生O2的催化劑形成，并且催化劑可以由載體支撐。此外，氧產(chǎn)生部分可以具有大于光電轉(zhuǎn)換部分2的光接受表面的面積的催化表面積。在這種情況下，可以增加從電解溶液產(chǎn)生O2的反應(yīng)速度。此外，氧產(chǎn)生部分可以是催化劑支撐多孔導(dǎo)體。因此，可以增加催化表面積。此外，可以防止電位由于電流在光電轉(zhuǎn)換部分2的光接受表面或后表面與被包含在氧產(chǎn)生部分中的催化劑之間流動(dòng)而改變。此外，氧產(chǎn)生部分可以包含作為氧產(chǎn)生催化劑的Mn、Ca、Zn、Co、和Ir中的至少一個(gè)。采用該構(gòu)造，通過在光電轉(zhuǎn)換部分2中產(chǎn)生的電動(dòng)勢，可以以更高的反應(yīng)速度產(chǎn)生氧氣。設(shè)置用于反應(yīng)以從電解溶液產(chǎn)生O2的催化劑(氧產(chǎn)生催化劑)以促進(jìn)從兩個(gè)水分子轉(zhuǎn)換成一個(gè)氧、四個(gè)質(zhì)子和四個(gè)電子，并且給催化劑由化學(xué)穩(wěn)定的且具有小的氧產(chǎn)生過電壓的材料制成。例如,材料包括包含充當(dāng)光系統(tǒng)II的活性中心的Mn、Ca、Zn或Co的氧化物或化合物，光系統(tǒng)II是對使用光從水產(chǎn)生氧的反應(yīng)進(jìn)行催化的酶；包含諸如Pt、RuO2,或IrO2的鉬族金屬的化合物；包含諸如Ti、Zr、Nb、Ta、W、Ce、Fe、或Ni的過渡金屬的氧化物或化合物；以及以上材料的組合。在它們當(dāng)中，優(yōu)選地使用氧化銥、氧化錳、氧化鈷、或磷酸鈷，因?yàn)檫^電壓低并且氧產(chǎn)生效率高。可以將氧產(chǎn)生催化劑支撐在導(dǎo)體上。作為支撐催化劑的導(dǎo)體，它可以是金屬材料、碳質(zhì)材料、或具有導(dǎo)電性的無機(jī)材料。它們的解釋與針對“6-9.氫產(chǎn)生部分”中的氫產(chǎn)生部 分所描述的那些相關(guān)，只要不存在不一致。當(dāng)單個(gè)氫產(chǎn)生催化劑和單個(gè)氧產(chǎn)生催化劑的催化活性小時(shí)，可以使用輔助催化齊U，該輔助催化劑諸如Ni、Cr、Rh、Mo、Co、或Se的氧化物或它們的化合物。此外，取決于材料，用于支撐氫產(chǎn)生催化劑和氧產(chǎn)生催化劑的方法可以是通過直接將催化劑應(yīng)用到導(dǎo)體或半導(dǎo)體而進(jìn)行的方法、諸如汽相沉積法的PVD法、濺射法、或離子電鍍法、諸如CVD法的干鍍法、或電結(jié)晶化法?？梢詫?dǎo)電物質(zhì)支撐在光電轉(zhuǎn)換部分和催化劑之間。此外，當(dāng)用于氫產(chǎn)生和氧產(chǎn)生的催化活性不足時(shí)，將催化劑支撐在多孔體、纖維物質(zhì)或金屬或碳的納米顆粒上以增加反應(yīng)表面積，因而可以提高氫和氧產(chǎn)生率。6-11.后基底后基底14可以設(shè)置成在第一電解電極8和第二電解電極7上以便與半透明基底I相反。此外，可以設(shè)置后基底14，使得在第一電解電極8和第二電解電極7與后基底14之間設(shè)置空間。該空間可以形成為電解溶液腔15。通過將電解溶液引入到電解溶液腔15中，可以使第一電解電極8和第二電解電極7與電解溶液相接觸。當(dāng)采用箱狀后基底14時(shí)，該后基底可以是箱的底部部分。此外，后基底14構(gòu)成電解溶液腔15并且被設(shè)置成限制產(chǎn)生的氫和氧，因而它由具有高空氣泄漏效率的材料制成。雖然材料并不限于是透明的或不透明的，但是它優(yōu)選地是透明的，因?yàn)榭梢杂^察到產(chǎn)生第一氣體和第二氣體。透明的后基底不受特別的限制，并且它可以是透明的剛性材料，諸如石英玻璃、Pyrex (注冊商標(biāo))、或人造石英板、透明樹脂板、或膜材料。在它們當(dāng)中，優(yōu)選地使用玻璃材料，因?yàn)樗粋鬏敋怏w并且它是化學(xué)和物理穩(wěn)定的。6-12.間隔壁可以設(shè)置間隔壁13以將是第一電解電極8和后基底14之間的空間的電解溶液腔15和是第二電解電極7和后基底14之間的空間的電解溶液腔15隔開。因此，防止在第一電解電極8和第二電解電極7中產(chǎn)生的第一氣體和第二氣體混合，從而分別地收集第一氣體和第二氣體。此外，間隔壁13可以包含離子交換劑。在這種情況下，間隔壁13可以平衡在第一電解電極8和后基底14之間的空間中的電解溶液和在第二電解電極7和后基底14之間的空間中的電解溶液之間變得不平衡的離子濃度。間隔壁13可以是由多孔玻璃、多孔氧化鋯、或多孔氧化鋁、或離子交換劑制成的無機(jī)膜。離子交換劑可以是任何熟知的離子交換劑，諸如質(zhì)子傳導(dǎo)膜、陽離子交換膜、或陰離子交換膜。 用于質(zhì)子傳導(dǎo)膜的材料不受特別的限制，只要它具有質(zhì)子傳導(dǎo)和電絕緣性質(zhì)，諸如聚合物膜、無機(jī)膜、或復(fù)合膜。聚合物膜可以是全氟磺酸鹽系電解膜，諸如由Du Pont制造的Naf ion(注冊商標(biāo))、由 Asahi Kasei Corporation 制造的 Aciplex (注冊商標(biāo))、或由 Asahi Glass Co. , Ltd.制造的Flemion (注冊商標(biāo))，或由聚磺苯乙烯、磺化聚醚酮醚等形成的碳?xì)浠锵惦娊饽?。無機(jī)膜可以是由玻璃磷酸鹽、銫氫硫酸鹽、多鎢磷酸鹽、聚磷酸銨等制成的膜。復(fù)合膜由諸如磺化聚酰亞胺系聚合物、或鎢酸的無機(jī)物，和諸如聚酰亞胺的有機(jī)物質(zhì)，并且更具體地，由Gore & Associates Inc.制造的GORE-SELECT (注冊商標(biāo))、孔隙填充電解膜等組成。此外，當(dāng)在高溫氣氛(諸如100°C或更高)使用它時(shí)，材料可以是磺化聚酰亞胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸鹽(AMPS)、磺化聚苯并咪唑、膦酸化聚苯并咪唑、銫氫硫酸鹽、聚磷酸銨等。陽離子交換膜可以是可以移動(dòng)陽離子的固態(tài)聚合物電解質(zhì)。更具體地，它可以是氟系離子交換膜，諸如全氟碳磺酸鹽膜或全氟碳羧酸膜、浸潰有磷酸的多苯并咪唑膜、聚磺苯乙烯膜、磺化苯乙烯共聚物膜等。當(dāng)在支撐電解溶液中的陰離子運(yùn)輸量高時(shí)，優(yōu)選地使用陰離子交換膜。作為陰離子交換膜，可以使用可以移動(dòng)陰離子的固態(tài)聚合物電解質(zhì)。更具體地，它可以是聚鄰苯二胺膜、具有銨鹽衍生物組的氟系離子交換膜、具有銨鹽衍生物組的苯乙烯聚合物膜，用氯甲基苯乙烯乙烯苯基共聚物胺化的膜等。6-13.密封材料密封材料16是與半透明基底I和后基底14粘合的材料，并且密封在制氫裝置23中流動(dòng)的電解溶液以及在制氫裝置23中產(chǎn)生的第一氣體和第二氣體。當(dāng)采用箱狀后基底14時(shí)，使用密封材料16來粘合箱和半透明基底I。密封材料16優(yōu)選地是紫外線固化粘合劑或熱固化粘合劑，但是其種類不受限制。紫外線固化粘合劑是通過被用具有200至400nm的波長的光照射而聚合并且在被照射之后幾秒鐘內(nèi)固化的樹脂，并且被劃分成游離基聚合類型和陽離子聚合類型，并且游離基聚合類型樹脂由丙烯酸酯或不飽和聚酯形成，并且陽離子聚合類型由環(huán)氧、氧雜環(huán)丁烷、或乙烯醚形成。此外，熱固化聚合物粘合劑可以是有機(jī)樹脂諸如酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、三聚氰胺樹脂、脲醛樹脂、或熱固化聚酰亞胺。通過被加熱并且在熱壓縮時(shí)在擠壓狀況下聚合然后保持受擠壓的同時(shí)被冷卻至室溫，熱固化聚合物粘合劑成功地粘合構(gòu)件，從而不需要緊固構(gòu)件。除有機(jī)樹脂之外，可以使用對玻璃基板具有高粘附性的混合材料。通過使用混合材料，提高了諸如彈性和硬度的機(jī)械特性，并且可以大大提高耐熱性和耐化學(xué)性?；旌喜牧嫌蔁o機(jī)膠體顆粒和有機(jī)粘結(jié)劑樹脂形成。例如，它由諸如二氧化硅的無機(jī)膠體顆粒、以及有機(jī)粘結(jié)劑樹脂諸如環(huán)氧樹脂、聚亞安酯丙烯酸樹脂、或聚酯丙烯酸酯樹脂形成。
這里，示出密封材料16，然而這不受限制，只要它具有粘合半透明基底I和后基底14的功能，使得可以偶爾使用如下方法來提高氣密性在該方法中，通過使用樹脂或金屬墊片用諸如螺桿的構(gòu)件從外側(cè)施加物理壓力。6-14.電解溶液腔電解溶液腔15可以是第一電解電極8和后基底14之間的空間，和第二電解電極7和后基底14之間的空間。此外，電解溶液腔15可以由間隔壁13隔開。6-15.進(jìn)水口可以通過打開制氫裝置23中的密封材料16的一部分或打開后基底14的一部分來設(shè)置進(jìn)水口 18。進(jìn)水口 18被布置成供給待轉(zhuǎn)換成第一氣體和第二氣體的電解溶液，并且進(jìn)水口的位置和形狀不受特別的限制，只要可以有效地將作為原料的電解溶液供給至制氫 裝置23。6-16.第一排氣口，和第二排氣口第一排氣口 20和第二排氣口 19形成為分別非?？拷谝浑娊怆姌O8的端部和第二電解電極7的端部。憑借該構(gòu)造，可以從第一排氣口 20收集第一氣體，而可以從第二排氣口 19收集第二氣體。當(dāng)制氫裝置23被布置成使得光電轉(zhuǎn)換部分2的光接受表面相對于水平面傾斜時(shí)，第一排氣口 20可以形成為非常靠近第一電解電極8的可以與電解溶液相接觸的表面的上端。當(dāng)制氫裝置23被布置成使得光電轉(zhuǎn)換部分2的光接受表面相對于水平面傾斜時(shí)，第二排氣口 19可以形成為非?？拷诙娊怆姌O7的可以與電解溶液相接觸的表面的上端。憑借該構(gòu)造，當(dāng)制氫裝置23被布置成使得光電轉(zhuǎn)換部分2的光接受表面相對于水平面傾斜從而允許日光入射在光接受表面上時(shí)，在第一電解電極8中產(chǎn)生的第一氣體在電解溶液中以氣泡的形式上升，并且可以從第一排氣口 20收集該第一氣體，而在第二電解電極7中產(chǎn)生的第二氣體在電解溶液中以氣泡的形式上升，并且可以從第二排氣口 19收集該第二氣體。例如，通過在密封材料16上形成開口，可以設(shè)置第一排氣口 20和第二排氣口 19?？梢栽O(shè)置流入防止閥以便防止電解溶液流入到第一排氣口 20和第二排氣口 19中。第一排氣口 20可以與第一氣體排氣路徑相連通，而第二排氣口 19可以與第二氣體排氣路徑相連通。第一氣體排氣路徑可以與多個(gè)第一排氣口 20相連通，而第二氣體排氣路徑可以與多個(gè)第二排氣口 19相連通。采用該構(gòu)造，可以收集在制氫裝置23中產(chǎn)生的第一氣體和第二氣體。第一氣體排氣路徑和第二氣體排氣路徑可以連接到氫存儲部分12。憑借該構(gòu)造，可以將在制氫裝置23中產(chǎn)生的氫氣存儲在氫存儲部分12中。第一氣體排氣路徑和第二氣體排氣路徑中的一個(gè)氣體排氣路徑可以構(gòu)成氫流經(jīng)的氣體通道，并且另一個(gè)氣體排氣路徑可以構(gòu)成空氣流經(jīng)的氣體通道。6-17.電解溶液電解溶液不受特別限制，只要它是第一氣體和第二氣體的原料。電解溶液是包含電解質(zhì)的水溶液，諸如包含O. IM的H2SO4的電解溶液，或包含O. IM的磷酸鉀的緩沖溶液。在這種情況下，氫氣和氧氣可以作為第一氣體和第二氣體從電解溶液產(chǎn)生。7.水通道水通道可以設(shè)置成允許加濕部分48、除濕部分49、和水電解部分21與水槽46相連通。水通道可以設(shè)有用于循環(huán)水的泵或閥。
例如，水通道可以設(shè)置成如圖3中所示。參照圖3，通過用泵Pl將存儲在水槽46中的水供給至水電解部分21，可以阻止水電解部分21中電解溶液的減少。打開閥V12和V13,因而可以將由除濕部分49分離的水收集到水槽46中?？梢杂帽肞2將水槽46中的水供給至加濕部分48。因此，水電解部分21或加濕部分48可以使用由除濕部分49分離的水，因而可以有效地利用水。8.切換部分切換部分29可以切換將由入射到光電轉(zhuǎn)換部分2中的光產(chǎn)生的電動(dòng)勢輸出到第一外部電路的回路，和將由入射到光電轉(zhuǎn)換部分2中的光產(chǎn)生的電動(dòng)勢輸出到第一電解電極8和第二電解電極7中并且從電解溶液產(chǎn)生第一氣體和第二氣體的回路。因此，由入射　到光電轉(zhuǎn)換部分2中的光產(chǎn)生的電動(dòng)勢作為能量到第一外部電路，并且第一氣體和第二氣體可以通過使用由入射到光電轉(zhuǎn)換部分2中的光產(chǎn)生的電動(dòng)勢產(chǎn)生。電連接切換部分29和第一外部電路的方法不受特別的限制。例如，切換部分29可以具有輸出端子，并且切換部分29可以經(jīng)由該輸出端子電連接到第一外部電路。切換部分29可以電連接到第二外部電路，并且可以切換到將從第二外部電路輸入的電動(dòng)勢輸出到第一電解電極8和第二電解電極7并且從電解溶液產(chǎn)生第一氣體和第二氣體的回路。因此，通過利用從第二外部電路輸入的電動(dòng)勢，第一氣體和第二氣體可以從電解溶液產(chǎn)生。電連接切換部分29和第二外部電路的方法不受特別的限制。例如，切換部分29可以具有輸入端子，并且切換部分29可以經(jīng)由該輸入端子電連接到第二外部電路。
權(quán)利要求
1.一種陰離子交換膜類型的燃料電池系統(tǒng)，包括 燃料電池部分；以及 二氧化碳除去部分，其中 所述燃料電池部分包括燃料電極、空氣電極、夾在所述燃料電極和所述空氣電極之間的陰離子交換類型的固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜、將燃料氣供給至所述燃料電極的燃料通道、以及將空氣或氧氣供給至所述空氣電極的空氣通道，并且 所述二氧化碳除去部分被構(gòu)造成當(dāng)所述燃料氣流經(jīng)所述燃料通道時(shí)除去混合在所述燃料氣中的二氧化碳，并且在除去所述二氧化碳之后允許所述燃料氣再次流到所述燃料通道中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃料電池系統(tǒng)，進(jìn)一步包括燃料氣供給部分以及空氣供給部分，所述燃料氣供給部分將燃料氣供給至所述燃料通道，所述空氣供給部分將空氣或氧氣供給至所述空氣通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料電池系統(tǒng)，進(jìn)一步包括氣體混合器，所述氣體混合器將由所述二氧化碳除去部分從中除去二氧化碳的燃料氣與從所述燃料供給部分供給的燃料氣混合，并且將合成的混合物供給至所述燃料通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池系統(tǒng)，進(jìn)一步包括循環(huán)通道，所述循環(huán)通道被設(shè)置成允許所述燃料氣從所述燃料通道流到所述氣體混合器，其中所述二氧化碳除去部分被設(shè)置成除去在流經(jīng)所述循環(huán)通道的燃料氣中所包含的二氧化碳。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃料電池系統(tǒng)，進(jìn)一步包括濕度傳感器，所述濕度傳感器檢測流經(jīng)所述循環(huán)通道的燃料氣的濕度或由所述氣體混合器形成的氣體混合物的濕度，其中所述氣體混合器被構(gòu)造成能夠基于來自所述濕度傳感器的信號改變從所述循環(huán)通道供給的燃料氣與從所述燃料氣供給部分供給的燃料氣的混合比。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池系統(tǒng)，進(jìn)一步包括加濕部分，所述加濕部分對供給至所述燃料通道的燃料氣進(jìn)行加濕。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述燃料氣是氫氣，并且所述燃料氣供給部分是氫供給部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃料電池系統(tǒng)，所述氫供給部分包括氫存儲部分，所述氫存儲部分被構(gòu)造成存儲由所述二氧化碳除去部分從中除去二氧化碳的氫氣，并且將所存儲的氫氣供給至所述氣體混合器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃料電池系統(tǒng)，進(jìn)一步包括除濕部分，所述除濕部分對流經(jīng)所述燃料通道的氫氣進(jìn)行除濕。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃料電池系統(tǒng)，所述除濕部分被構(gòu)造成對待被存儲在所述氫存儲部分中的氫氣進(jìn)行除濕。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃料電池系統(tǒng)，進(jìn)一步包括水電解部分，所述水電解部分以電解方式產(chǎn)生氫氣和氧氣，其中所述氫存儲部分存儲由所述水電解部分產(chǎn)生并且由所述除濕部分除濕的氫氣。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃料電池系統(tǒng)，進(jìn)一步包括光電轉(zhuǎn)換部分，所述光電轉(zhuǎn)換部分被構(gòu)造成向所述水電解部分輸出光伏電。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述光電轉(zhuǎn)換部分具有光接受表面和后表面，并且所述水電解部分設(shè)置在所述光電轉(zhuǎn)換部分的后表面上，其中所述光電轉(zhuǎn)換部分和所述水電解部分構(gòu)成制氫裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述制氫裝置包括第一電解電極和第二電解電極，所述第一電解電極和第二電解電極分別形成在所述光電轉(zhuǎn)換部分的后表面上，其中，當(dāng)用光照射所述光電轉(zhuǎn)換部分的光接受表面，并且使所述第一和第二電解電極與電解溶液相接觸時(shí)，通過利用由接收光的所述光電轉(zhuǎn)換部分產(chǎn)生的電動(dòng)勢，所述第一和第二電解電極可以電解所述電解溶液以產(chǎn)生第一氣體和第二氣體，所述第一和第二氣體中的一種氣體為氫氣，并且另一種氣體為氧氣。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述光電轉(zhuǎn)換部分被構(gòu)造成當(dāng)被用光照射時(shí)在所述光接受表面和所述后表面之間產(chǎn)生電動(dòng)勢，所述第一電解電極被構(gòu)造成能夠電連接到所述光電轉(zhuǎn)換部分的后表面，并且所述第二電解電極被構(gòu)造成能夠電連接到所述光電轉(zhuǎn)換部分的光接受表面。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述制氫裝置進(jìn)一步包括絕緣部分， 所述絕緣部分設(shè)置在所述第二電解電極與所述光電轉(zhuǎn)換部分的后表面之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述制氫裝置進(jìn)一步包括第一電極，所述第一電極與所述光電轉(zhuǎn)換部分的光接受表面相接觸。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述燃料電池系統(tǒng)，其中所述制氫裝置進(jìn)一步包括第一導(dǎo)電部分，所述第一導(dǎo)電部分電連接所述第一電極和所述第二電解電極。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述第一導(dǎo)電部分形成在貫穿所述光電轉(zhuǎn)換部分的接觸孔中。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述絕緣部分被設(shè)置成覆蓋所述光電轉(zhuǎn)換部分的側(cè)面，并且所述第一導(dǎo)電部分設(shè)置在如下部分上，所述部分是絕緣部分的一部分并且覆蓋所述光電轉(zhuǎn)換部分的側(cè)面。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述絕緣部分被設(shè)置成覆蓋所述光電轉(zhuǎn)換部分的側(cè)面，并且所述第二電解電極設(shè)置在如下部分上，所述部分是絕緣部分的一部分并且覆蓋所述光電轉(zhuǎn)換部分的側(cè)面，并且與所述第一電極相接觸。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的燃料電池系統(tǒng),其中所述光電轉(zhuǎn)換部分具有光電轉(zhuǎn)換層，所述光電轉(zhuǎn)換層由P型半導(dǎo)體層、i型半導(dǎo)體層、和η型半導(dǎo)體層形成。
23.根據(jù)權(quán)利要求14所述的燃料電池系統(tǒng)，其中當(dāng)所述光電轉(zhuǎn)換部分被用光照射時(shí)，所述光電轉(zhuǎn)換部分在所述光電轉(zhuǎn)換部分的后表面上在第一和第二區(qū)域之間產(chǎn)生電位差，其中所述第一區(qū)域形成為電連接到所述第一電解電極，而所述第二區(qū)域形成為電連接到所述第二電解電極。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述制氫裝置進(jìn)一步具有絕緣部分，所述絕緣部分形成在所述第一和第二電解電極與所述光電轉(zhuǎn)換部分的后表面之間，并且所述絕緣部分在所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域上具有開口。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述光電轉(zhuǎn)換部分由至少一個(gè)具有η型半導(dǎo)體部分和P型半導(dǎo)體部分的半導(dǎo)體材料形成，其中所述第一和第二區(qū)域中的一個(gè)區(qū)域是所述η型半導(dǎo)體部分的一部分，而另一個(gè)區(qū)域是所述P型半導(dǎo)體部分的一部分。
26.根據(jù)權(quán)利要求14所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述制氫裝置進(jìn)一步具有半透明基底，其中所述光電轉(zhuǎn)換部分設(shè)置在所述半透明基底上。
27.根據(jù)權(quán)利要求14所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述光電轉(zhuǎn)換部分包括多個(gè)串聯(lián)的光電轉(zhuǎn)換層，其中所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換層將由入射到所述光電轉(zhuǎn)換部分中的光產(chǎn)生的電動(dòng)勢供給至所述第一電解電極和所述第二電解電極。
28.根據(jù)權(quán)利要求14所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述第一電解電極和所述第二電解電極中的一個(gè)電解電極是氫產(chǎn)生部分，所述氫產(chǎn)生部分從所述電解溶液產(chǎn)生H2，而另一個(gè)電解電極是氧產(chǎn)生部分，所述氧產(chǎn)生部分從所述電解溶液產(chǎn)生O2，其中所述氫產(chǎn)生部分包含氫產(chǎn)生催化劑，所述氫產(chǎn)生催化劑是用于從所述電解溶液產(chǎn)生H2的反應(yīng)的催化劑，并且所述氧產(chǎn)生部分包括氧產(chǎn)生催化劑，所述氧產(chǎn)生催化劑是用于從所述電解溶液產(chǎn)生O2的反應(yīng)的催化劑。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的燃料電池系統(tǒng)，所述氫產(chǎn)生部分和所述氧產(chǎn)生部分中的至少一個(gè)部分具有大于所述光接受表面的面積的催化表面積。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述氫產(chǎn)生部分和所述氧產(chǎn)生部分中的至少一個(gè)部分由催化劑支撐多孔導(dǎo)體形成。
31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述氫產(chǎn)生部分包含Pt、Ir、Ru、Pd、Rh、Au、Fe、Ni、和Se中的至少一個(gè)。
32.根據(jù)權(quán)利要求28所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述氧產(chǎn)生部分包含Mn、Ca、Zn、Co、和Ir中的至少一個(gè)。
33.根據(jù)權(quán)利要求14所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述制氫裝置包括半透明基底、電解溶液腔和后基底，所述后基底設(shè)置在所述第一電解電極和所述第二電解電極上，其中所述光電轉(zhuǎn)換部分設(shè)置在所述半透明基底上，并且所述電解溶液腔設(shè)置在所述第一和第二電解電極與所述后基底之間。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述制氫裝置進(jìn)一步包括間隔壁，所述間隔壁將在所述第一電解電極和所述后基底之間的電解溶液腔與在所述第二電解電極和所述后基底之間的電解溶液腔隔開。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述間隔壁包括離子交換劑。
全文摘要
一種陰離子交換膜類型的燃料電池系統(tǒng)，包括燃料電池部分；以及二氧化碳除去部分，其中該燃料電池部分包括燃料電極、空氣電極、夾在該燃料電極和該空氣電極之間的陰離子交換類型的固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜、將燃料氣供給至燃料電極的燃料通道、以及將空氣或氧氣供給至空氣電極的空氣通道，并且該二氧化碳除去部分被構(gòu)造成當(dāng)燃料氣流經(jīng)燃料通道時(shí)除去混合在燃料氣中的二氧化碳，并且在除去二氧化碳之后允許燃料氣再次流到燃料通道中。
文檔編號H01M8/08GK102956903SQ20121030539
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月25日
發(fā)明者水畑宏隆, 吉田章人, 佐多俊輔 申請人:夏普株式會社