酸化物半導体光電極触媒によるSolar Hydrogenの製造(<特集>CO_2フリー水素製造技術の最新動向)
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概要
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Firstly, general intoduction of solar hydrogen producition systems such as the combination process of solar cell & water electrolysis and one-step photoelectrochemical water splitting using a p-GaAs-n-GaAs//p-GaInP2 photoelectrode was described. Then, photocatalytic and photoelectrochemical approaches to solar hydrogen production in our group were introduced. In photocatalytic water splitting system using NiO_x/ TiO_2 powder photocatalyst with concentrated Na_2CO_3 aqueous solution, solar energy conversion efficiency to H_2 and O_2 production (STH efficiency) was only 0.016%. In addition, STH efficiency of visible light responding photocatalyst, NiO_x/ promoted In_<0.9>Ni_<0.1>TaO_4, was estimated as 0.03%. On the other hand, in photoelectrochemical system using an oxide semiconductor film photoelectrode, STH efficiencies of meosporous TiO_2 (Anatase) and WO_3 film were 0.32-0.44% at applied potential of 0.35 V vs NHE and 0.44% at 0.9 V, respectively. Finally, solar hydrogen production by tandem cell system composed of and oxide semiconductor photoelectrode, a Pt wire counter electrode and a dye-sensitized solar cell (DSC) was investigated. As photoelectrodes, meosporous TiO_2 (Anatase), WO_3 were investigated. STH efficiency of tandem cell system composed of a WO_3 film photoelectrode, and a two-series-connected DSC (Voc= 1.4 V) was 2.5-3.3%, which is very attractive for practical H_2 production process. It is speculated that more than 4% STH efficiency will be obtained by tandem cell system composed of an oxide semiconductor photoelectrode and a two-series-connected DSC in near future. This suggests a cost-effective and practical application of this system for solar hydrogen production.
- 一般社団法人日本エネルギー学会の論文
- 2009-05-20
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