专利名称：光电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及光电池，其适用于通过向木质素及卟啉的碱性溶液照射光、特别是太阳光而得到电カ的情況，且在该情况下有用。
背景技术：
进入21世纪后地球变暧加速进行，ニ氧化碳成为控制产业界甚至世界经济的关键。只要将储藏于地下或者海底的化石燃料作为能源，别说减少大气中的ニ氧化碳，就连抑制其増加都很困难。因此备受关注的是通过氢离子的移动而得到电动势的燃料电池。但是， 目前的现状是，将氢气作为氢离子源吋，氢气几乎都是从化石燃料制得的。另外，虽然通过水的电解也能够得到氢气，但是这种情况也需要供给电力。另外，在从太阳光得到电カ的太阳能电池的场合，需要制造半导体，如果要将现行的能源需要依赖于太阳能电池，那么用于制造半导体的资源和成本非常巨大。关于色素增感型太阳能电池，也需要纳米尺寸的氧化钛，且能得到一定程度的电动势的合成色素很昂
虫
贝ο另外，虽然由植物制造的生物乙醇等醇类也有望作为能源，但这种情况下，现有的技术大部分是以糖类作为原料，因此，产生了人类的食物源和能源竞争的问题。最近，不和食物源竞争，例如将纤维素等作为碳源的醇类的制造技术总算正在取得进步。木材或不能成为食物的草类，主要由其纤维素和木质素构成。通过将废料及碎片状的、不适宜作为建设材料的所谓的近乎废弃物的木材和草类的纤维素作为碳源，能够抑制ニ氧化碳排出，为产业界、经济界做出贡献。与纤维素的利用如上所述正在取得的进步相比，作为与纤维素同样丰富的碳源即木质素的有效利用还非常有限。作为处于实用阶段的纤维素，例如有作为热源使其单纯地燃烧，或者防腐剂或掺混在混凝土中的结构增强剂等。
发明内容
发明所要解决的课题本发明目的在干，借鉴上述现有技木，得到不将半导体作为原材料而是能够通过太阳光等光的照射而得到电カ的新的光电池。用于解决课题的手段实现上述目的的本发明的第一方式的光电池，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间中填充以木质素及卟啉作为溶质的碱性溶液而形成；一对电扱，其在与上述隔室的上述碱性溶液分別接触的状态下相对而设置。本发明的第二方式的光电池，其特征在干，具有ー个隔室，其在由膜隔开的至少两个空间的ー个中填充以木质素及卟啉作为溶质的碱性溶液，并且由至少部分透光的透明部件形成；另ー个隔室，其在上述空间的另ー个中填充上述碱性溶液而形成；一个电极，其与上述一个隔室的碱性溶液接触；另ー个电扱，其与上述另ー个隔室的碱性溶液接触。
本发明的第三方式的光电池，其特征在干，具有ー个隔室，其在由膜隔开的至少两个空间的ー个中填充以木质素为溶质的碱性溶液，并且由至少部分透光的透明部件形成；另ー个隔室，其在上述空间的另ー个中填充上述碱性溶液而形成；一个电极，其与上述一个隔室的碱性溶液接触；另ー个电扱，其与上述另ー个隔室的碱性溶液接触。本发明的第四方式的光电池，其特征在干，具有ー个隔室，其在由膜隔开的至少两个空间的ー个中填充以卟啉为溶质的碱性溶液，并且由至少部分透光的透明部件形成； 另ー个隔室，其在上述空间的另ー个中填充上述碱性溶液而形成；一个电极，其与上述ー个隔室的碱性溶液接触；另ー个电极，其与上述另ー个隔室的碱性溶液接触。本发明的第五方式的光电池，其特征在干，在第一至第四方式中任一项所述的光电池中，上述碱性溶液为氢氧化钾。本发明的第六方式的光电池，其特征在干，在第二至第五方式中任一项所述的光电池中，上述膜由离子交換膜形成。本发明的第七方式的光电池，其特征在干，在第二至第五方式中任一项所述的光电池中，上述膜由防水碳膜形成。本发明的第八方式的光电池，其特征在干，在第一、第二或第四方式中所述的光电池中，上述卟啉为粪卟啉。发明效果根据本发明，不需要有机化合物的化学合成系统那样特別的制造装置及制造方法等，能够通过利用太阳光和以生物学制造的吡咯化合物，制作太阳能电池，另外，能够使给予燃料电池电动势的氢离子从木质素脱离。并且，由于原料为有效利用困难、大部分作为废弃物处理的、能够廉价且大量得到的木质素，因此在ニ氧化碳问题的解决为当务之急的人类社会中起到的作用非常重要。S卩，根据本发明，能够以木质素及卟啉等吡咯化合物作为材料制作太阳能电池，通过仅对木质素和卟啉的混合物照射太阳光或紫外线等光就能够产生电位差。本发明使用的材料为没有被有效利用但丰富存在的碳资源，利用太阳能等自然能就能够从非化石燃料即木质素得到电力。
图1是概念性地表示本发明的第一实施方式的光电池的说明图； 图2是概念性地表示本发明的第二实施方式的光电池的说明图； 图3是分解表示本发明的第三实施方式的光电池的分解立体图； 图4是概念性地表示图3所示光电池的说明图； 图5是表示由图3所示光电池得到的电压的测定时的状态的说明图； 图6是表示由图3所示光电池得到的电压的测定时的状态的说明图； 图7是表示由图3所示光电池得到的电压的测定时的状态的说明图； 图8是表示由图3所示光电池得到的电压的测定时的状态的说明图； 图9是表示由图3所示光电池得到的电压的测定时的状态的说明图； 图10是表示由图3所示光电池得到的电压的测定时的状态的说明图。
具体实施例方式下面，对本发明的实施方式详细地进行说明。作为本发明中使用的碱性溶液，优选的是，例如0. 005M 0. 05M左右的KOH或者 NaOH等。作为木质素，优选的是，例如不含还原糖纤维素等杂质的高纯度的制品(SIGMA公司、商品目录No. 471003、分子量60000)。另外，作为卟啉，例如能够将使用大肠杆菌以生物学制造的粪卟啉(PCT/JP2008/071828)作为催化剂使用。另外，作为合成卟啉，例如能够使用分子内包含两个羧基的原卟啉IX (ALDRICH公司)、分子内包含四个羧基的粪卟啉 I (ALIDRICH公司)、分子内包含八个羧基的尿卟啉I (SIGMA公司)等。都是在卟啉环的中央没有配位金属原子的卟啉。图1是概念性地表示本发明的第一实施方式的光电池的说明图。如该图所示，在本方式的光电池中，将阴极和阳极设置于以玻璃纸等的离子交換膜M作为分界的隔室即Cl 和C2，作为阴极的导体使用玻璃电极G，作为阳极的导体使用带钼催化剂的碳电极MK(Pt 2. 0mg/cm2TGP-H = 060 =CHEMIX 公司)。Cl 使用 5OmM Κ0Η, 50 μ /ml 粪卟啉(使用 PCT/ JP2008/071828中所述的大肠杆菌制造)ヽ2. 5mg/ml木质素溶液，C2使用50mM Κ0Η，当向阴极侧玻璃电极G照射365nm的UV光(紫外光；以下相同)吋，照射时测量到31. 2mV的电压上升及0.2μΑ的电流。当中止光照射吋，该电位差及电流迅速消失。作为粪卟啉，使用如上所述的合成粪卟啉I (ALDRICH公司)也能够得到大致同样的电力。图2是概念性地表示本发明的第二实施方式的光电池的说明图。如图2所示，本方式的光电池将阴极和阳极以防水碳MCl及MC2这两层和它们之间的中间隔室Ci作为分界而设置于隔室Cl和C2，作为阴极的导体使用玻璃电极Gf，作为阳极的导体使用玻璃电极 Gb0Cl溶液使用50mM Κ0Η,50 μ /ml粪卟啉(使用PCT/JP2008/071^8中所述的大肠杆菌制造)、2. 5mg/ml木质素溶液，Ci溶液使用50mM KOH, C2溶液使用50mM KOH及ImM高锰酸钾 (KMn04)，当向阴极侧玻璃电极Gf照射365nm的UV光吋，照射时测量到32. OmV的电压上升及0.4μΑ的电流。当中止光照射吋，该电位差及电流迅速消失。另外，在该装置中，在将太阳能电池的阳极不是设置于玻璃电极( ，而是设置在MC2的情况下，当向阴极侧玻璃电极 Gf照射365nm的UV光吋，照射时也会測量到21. 6mV的电压上升及0. 2 μ A的电流。当中止光照射吋，该电位差及电流迅速消失。作为粪卟啉，使用如上所述的合成粪卟啉I (ALDRICH 公司)也能够得到大致同样的电力。图3是分解表示本发明的第三实施方式的光电池的分解立体图，图4是概念性地表示图3所示的光电池的说明图。如两图所示，该光电池按照前部件1、电极2、隔板3、电极 4、膜5、隔板6、膜7、电极8、隔板9、电极10、后部件11的順序依次组合为一体，具有在前部件1和膜5之间由隔板3区分的隔室Cl ；在膜5和膜7之间由隔板3区分的隔室C2 ；在膜 7和后部件11之间由隔板9区分的隔室C3这三个隔室。在此，前部件1的材质在本方式的情况下，虽优选为透射光的透明部件即玻璃，但只要是透射光的部件就没有必要特別限定。 电极2固定于前部件1上，以下相同，电极4、电极8、电极10分別固定于膜5、膜7、后部件 11上。隔板3、6、9在本方式的情况下，例如是将厚度1. 5mm的氯乙烯的片材切成凹字状而形成。膜5、7可以由玻璃纸、碳膜、防水碳膜、带催化剂的碳膜、离子交換膜适当形成。另外， 电极2、4、8、10由导电部件即不锈钢的网状片材形成。后部件11不必特別拘泥于材质，但在本方式的情况下由玻璃材料形成。在此，在光照射的隔室Cl中填充有将木质素和光催化剂即卟啉一起溶解于碱性溶液例如氢氧化钾或氢氧化钠而形成的溶液。另外，在隔室C2、C3 中填充有和隔室Cl同样的碱性溶液。该结果是，电极2浸渍在填充于隔室Cl中的、溶解有木质素及卟啉的碱性溶液中，电极10浸渍在填充于隔室C3中的碱性溶液中，并与各碱性溶液接触。电极4、8经由膜5、7与碱性溶液接触。另外，在本方式中，也能够使用和上述实施方式同样的木质素或者卟啉。在这种光电池中，当经由前部件1向隔室Cl的碱性溶液射入光时，则在电极2、4、 8、10之间产生电压。即，作为光电池起作用。于是，为了确认该电压的产生，在如图3及图4所示的构造中，改变隔室Cl中填充的溶液的組合并测定了在各电极之间产生的电压。具体而言，在以下四种情况，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中填充溶解有粪卟啉(50 μ g/ml)的KOH溶液(50mM)，并且在隔室C2、C3中填充KOH溶液的情况、3)在隔室Cl中填充溶解有木质素(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中填充溶解有粪卟啉(50 μ g/ml)及木质素(2500 μ g/ ml)的KOH溶液(50mM)，并且在隔室C2、C3中填充KOH溶液的情况中，如图5 图10所示， 改变与电极2、4、8、10的连接状态并连接电压计13，測定了各种情况中的UV光照射前和照射后(照射的三分钟后)的电压值。測定分别进行三次，求取各平均值。表1 表6示出了其結果。在此，图5的连接方式对应表1的結果，以下分别是图 6的连接方式对应表2的结果、图7的连接方式对应表3的結果、图8的连接方式对应表4 的结果、图9的连接方式对应表5的结果、图10的连接方式对应表6的結果。表 权利要求
1.一种光电池，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间中填充以木质素及卟啉为溶质的碱性溶液而形成；ー对电扱，其在与所述隔室的所述碱性溶液分別接触的状态下相对而设置。
2.一种光电池，其特征在干，具有ー个隔室，其在由膜隔开的至少两个空间的ー个中填充以木质素及卟啉为溶质的碱性溶液，并且由至少部分透光的透明部件形成；另ー个隔室，其在所述空间的另ー个中填充所述碱性溶液而形成； ー个电扱，其与所述ー个隔室的碱性溶液接触； 另ー个电极，其与所述另ー个隔室的碱性溶液接触。
3.一种光电池，其特征在干，具有ー个隔室，其在由膜隔开的至少两个空间的ー个中填充以木质素为溶质的碱性溶液， 并且由至少部分透光的透明部件形成；另ー个隔室，其在所述空间的另ー个中填充所述碱性溶液而形成； ー个电扱，其与所述ー个隔室的碱性溶液接触； 另ー个电极，其与所述另ー个隔室的碱性溶液接触。
4.一种光电池，其特征在干，具有ー个隔室，其在由膜隔开的至少两个空间的ー个中填充以卟啉为溶质的碱性溶液，并且由至少部分透光的透明部件形成；另ー个隔室，其在所述空间的另ー个中填充所述碱性溶液而形成； ー个电扱，其与所述ー个隔室的碱性溶液接触； 另ー个电极，其与所述另ー个隔室的碱性溶液接触。
5.权利要求1 4中任一项所述的光电池，其特征在干，所述碱性溶液为氢氧化钾。
6.权利要求2 5中任一项所述的光电池，其特征在干，所述膜由离子交換膜形成。
7.权利要求2 5中任一项所述的光电池，其特征在干，所述膜由防水碳膜形成。
8.权利要求1、权利要求2或权利要求4所述的光电池，其特征在干，所述卟啉为粪卟啉。
全文摘要
一种光电池，其以木质素作为原料，使用碱性溶液、卟啉等吡咯化合物、紫外线、太阳光等的光能等使氢离子脱离，且以木质素和卟啉作为材料而制作。
文档编号H01L31/04GK102576921SQ20108001767
公开日2012年7月11日 申请日期2010年4月20日 优先权日2009年4月20日
发明者石桥彻 申请人:福留裕文