JP2006264992A - 太陽光の集光利用による水素製造装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 地球環境にやさしいクリーンな太陽光のエネルギーにより、特に集光した紫外光を活用して光電流を発生させ、水を分解してクリーンなエネルギーの水素を製造すること。
【解決手段】 太陽光を集光するフレネルレンズ１と、このフレネルレンズ１にて集光した太陽光を所定の場所に導く石英ガラス製の光導ファイバー３と、この光導ファイバー３にて導かれた太陽光を紫外光６に変換する波長変換装置４とを設ける。さらに、この波長変換装置４からの紫外光６を所定の場所に導く光導ファイバー５と、この光導ファイバー５の先端側の端面に対向して水槽１０内に配置されている酸化チタン電極１６と、この酸化チタン電極１６と対極となる白金電極１７とを設けている。
【選択図】 図１
【解決手段】 太陽光を集光するフレネルレンズ１と、このフレネルレンズ１にて集光した太陽光を所定の場所に導く石英ガラス製の光導ファイバー３と、この光導ファイバー３にて導かれた太陽光を紫外光６に変換する波長変換装置４とを設ける。さらに、この波長変換装置４からの紫外光６を所定の場所に導く光導ファイバー５と、この光導ファイバー５の先端側の端面に対向して水槽１０内に配置されている酸化チタン電極１６と、この酸化チタン電極１６と対極となる白金電極１７とを設けている。
【選択図】 図１
Description
本発明は、本田・藤島効果を利用した太陽光の集光利用による水素製造装置に関するものである。
従来より、化石燃料を燃焼した熱をエネルギー源とした発電装置や、熱利用装置は多く提供されてきている。これらの発電装置や熱利用装置は、化石燃料を燃焼させていることから、二酸化炭素が大量に排出され、そのため、地球環境汚染や地球温暖化ガスの問題が発生している。
本発明は上述の問題点に鑑みて提供したものであって、地球環境にやさしいクリーンな太陽光のエネルギーにより、特に集光した紫外光を活用して光電流を発生させ、水を分解してクリーンなエネルギーの水素を製造することを目的とした太陽光の集光利用による水素製造装置を提供するものである。
そこで、本発明の請求項１に記載の太陽光の集光利用による水素製造装置では、太陽光を集光するフレネルレンズ１と、このフレネルレンズ１にて集光した太陽光を所定の場所に導く石英ガラス製の光導ファイバー３と、この光導ファイバー３にて導かれた太陽光を紫外光６に変換する波長変換装置４と、この波長変換装置４からの紫外光６を所定の場所に導く光導ファイバー５と、この光導ファイバー５の先端側の端面に対向して水槽１０内に配置されている酸化チタン電極１６と、この酸化チタン電極１６と対極となる白金電極１７とで構成されていることを特徴としている。
請求項２に記載の太陽光の集光利用による水素製造装置では、前記白金電極１７から発生する水素はボンベ３４にて貯蔵され、前記酸化チタン電極１６から発生する酸素はボンベ３３にて貯蔵していることを特徴としている。
請求項３に記載の太陽光の集光利用による水素製造装置では、太陽光を追尾する太陽光追尾装置２を備えていることを特徴としている。
本発明の請求項１に記載の太陽光の集光利用による水素製造装置によれば、太陽光を集光するフレネルレンズ１と、このフレネルレンズ１にて集光した太陽光を所定の場所に導く石英ガラス製の光導ファイバー３と、この光導ファイバー３にて導かれた太陽光を紫外光６に変換する波長変換装置４と、この波長変換装置４からの紫外光６を所定の場所に導く光導ファイバー５と、この光導ファイバー５の先端側の端面に対向して水槽１０内に配置されている酸化チタン電極１６と、この酸化チタン電極１６と対極となる白金電極１７とで構成しているので、太陽光を有効に利用できると共に、酸素と水素の分解作用のスピードを非常に上げることができる。これにより、単に太陽光の紫外光を電極に照射するのと比べて、短時間に水素と酸素とを生成でき、しかも大量に生成することができる。また、地球環境にやさしいクリーンな太陽光を集光したエネルギー源を独創的に、有効に、確実に、且つ安全に利用して水素を製造することができるものである。
請求項２に記載の太陽光の集光利用による水素製造装置によれば、白金電極１７から発生する水素はボンベ３４にて貯蔵され、前記酸化チタン電極１６から発生する酸素はボンベ３３にて貯蔵しているので、水素を貯蔵したボンベ３４はどこへでも持ち運びが容易となり、このボンベ３４に貯蔵された水素を地球環境にやさしいクリーンなエネルギー源として幅広く様々に活用されることになる。また、酸化チタン電極１６から発生した酸素は、ボンベ３３に貯蔵され、ボンベ３３にて持ち運びが容易となり、医療用等を含めて幅広く活用されることになる。
請求項３に記載の太陽光の集光利用による水素製造装置によれば、太陽光を追尾する太陽光追尾装置２を備えているので、太陽光を有効に、且つ確実に利用することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明のシステム構成図を示している。本発明は、本田・藤島効果を利用した太陽光の集光利用による水素製造装置である。
ところで、水素は、燃焼させても水が生成されるだけで、二酸化炭素等の地球温暖化に大いに影響を与える物質が発生せず、究極のクリーンエネルギーと呼ばれるように燃焼電池車の利用に限らず、エネルギー問題、地球環境問題の解決策として非常に重要な役割を果たすものと大いに期待されている。
ところで、水素は、燃焼させても水が生成されるだけで、二酸化炭素等の地球温暖化に大いに影響を与える物質が発生せず、究極のクリーンエネルギーと呼ばれるように燃焼電池車の利用に限らず、エネルギー問題、地球環境問題の解決策として非常に重要な役割を果たすものと大いに期待されている。
図１に示すように、太陽光を集光したエネルギー源を利用するために、アクリル製のフレネルレンズ１でもって太陽光を集光し、さらに、太陽光を有効に且つ確実に集光するために太陽光追尾装置２を設けている。この太陽光追尾装置２は、昼間の時刻と共に太陽の位置が変化するのを図外のセンサーにて検出し、太陽の位置変化に応じてフレネルレンズ１の方位角と仰角とを制御している。これにより、フレネルレンズ１の集光面を太陽に向けて太陽光を有効且つ確実に集光し、利用することができる。
なお、フレネルレンズ１は、直径が例えば、９０ｃｍ〜２０ｍまでの任意の直径のものが使用される。
なお、フレネルレンズ１は、直径が例えば、９０ｃｍ〜２０ｍまでの任意の直径のものが使用される。
上記フレネルレンズ１にて集光した太陽光は石英ガラス製の光導ファイバー３にて受けられるようになっており、この光導ファイバー３により上記フレネルレンズ１で集光した太陽光を確実に、安全に、ロス無く、目的の場所に導くようにしている。
光導ファイバー３の他端の端面は、上記目的の場所である波長変換装置４の一面に対向しており、この波長変換装置４は、太陽光のエネルギーをすべて変換する紫外光発生ボード等からなる。この波長変換装置４により、光導ファイバー３から導かれた光がすべて紫外光に変換される。
上記波長変換装置４の出力面には石英ガラス製の光導ファイバー５の一方の端面が対向配置されていて、この光導ファイバー５の他方の端面側へ紫外光６を導いている。
上記波長変換装置４の出力面には石英ガラス製の光導ファイバー５の一方の端面が対向配置されていて、この光導ファイバー５の他方の端面側へ紫外光６を導いている。
また、水槽１０は略中央部分に設けた隔壁１１にて左右に右室１２と左室１３とに分離されており、右室１２と左室１３にはそれぞれ水１４が入れてある。水槽１０の右室１２内にはｎ型半導体の酸化チタン電極１６が配置されており、この酸化チタン電極１６と対極となる白金電極１７が他方の左室１３内に配置されている。
そして、酸化チタン電極１６と白金電極１７には、電源線１８にてそれぞれ電源１９が接続されている。
そして、酸化チタン電極１６と白金電極１７には、電源線１８にてそれぞれ電源１９が接続されている。
水槽１０の右室１２の側部には、光導ファイバー５を挿入する挿入口２２が設けられており、この挿入口２２に光導ファイバー５の他方の端部が挿入されて、該光導ファイバー５の端面を酸化チタン電極１６の一面に対向配置している。なお、挿入口２２に入れた光導ファイバー５は密封して水槽１０内の水１４が外部に流れ出ないようにしている。
波長変換装置４にて変換された紫外光が光導ファイバー５にて水槽１０内の酸化チタン電極１６側へ導かれ、光導ファイバー５の端面から酸化チタン電極１６に紫外光が照射されることにより、酸化チタン電極１６の表面には光電流が流れる。これにより酸化チタン電極１６の表面では酸素が発生し、対極の白金電極１７の表面からは水素が発生する。
水槽１０の右室１２と左室１３の上部開口面はフタ体２３、２４にてそれぞれ密封されていて、両フタ体２３、２４にはそれぞれ排出管２５、２６が挿通されている。そして、排出管２５、２６の内部と右室１２と左室１３の上部の空間とは連通し、また、排出管２５の上部には酸化チタン電極１６から発生した酸素を取り出すための酸素取り出し部２７が設けられている。さらに他方の排出管２６の上部には白金電極１７から発生した水素を取り出すための水素取り出し部２８が設けられている。
また、排出管２５の酸素取り出し部２７にはチューブ３０の一端が接続されていて、このチューブ３０の他端には酸素を貯蔵するためのボンベ３３が接続されている。他方の排出管２６の水素取り出し部２８にもチューブ３１一端が接続されていて、このチューブ３１の他端には水素を貯蔵するためのボンベ３４が接続されている。
なお、水素を充填するボンベ３４の種類としては、水素吸蔵合金ボンベ、水素吸蔵カーボンフラーレンボンベ、素吸蔵カーボンナノチューブボンベ、水素ガスボンベ、液体水素ボンベなどである。
なお、水素を充填するボンベ３４の種類としては、水素吸蔵合金ボンベ、水素吸蔵カーボンフラーレンボンベ、素吸蔵カーボンナノチューブボンベ、水素ガスボンベ、液体水素ボンベなどである。
このようにして、白金電極１７にて発生した水素は、排出管２５、チューブ３１を介してボンベ３４に貯蔵される。水素を貯蔵したボンベ３４はどこへでも持ち運びが容易となり、このボンベ３４に貯蔵された水素を地球環境にやさしいクリーンなエネルギー源として幅広く様々に活用されることになる。また、酸化チタン電極１６から発生した酸素は、ボンベ３３に貯蔵され、ボンベ３３にて持ち運びが容易となり、医療用等を含めて幅広く活用されることになる。
特に、本発明では、フレネルレンズ１にて太陽光を集光し、この集光した光を光導ファイバー３で波長変換装置４へと導き、さらにこの波長変換装置４にて太陽光を全て紫外光６に変換し、この変換された紫外光６を導く光導ファイバー５の端面を酸化チタン電極１６の一面に対向配置していることで、太陽光を有効に利用できると共に、酸素と水素の分解作用のスピードを非常に上げることができる。これにより、単に太陽光の紫外光を電極に照射するのと比べて、短時間に水素と酸素とを生成でき、しかも大量に生成することができる。
このように本実施形態では、地球環境にやさしいクリーンな太陽光を集光したエネルギー源を独創的に、有効に、確実に、且つ安全に利用して水素を製造することができるものである。
１ フレネルレンズ
２ 太陽光追尾装置
３ 光導ファイバー
４ 波長変換装置
５ 光導ファイバー
６ 紫外光
１０ 水槽
１６ 酸化チタン電極
１７ 白金電極
３３ ボンベ
３４ ボンベ
２ 太陽光追尾装置
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４ 波長変換装置
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１０ 水槽
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３３ ボンベ
３４ ボンベ
Claims (3)
- 太陽光を集光するフレネルレンズ（１）と、このフレネルレンズ（１）にて集光した太陽光を所定の場所に導く石英ガラス製の光導ファイバー（３）と、この光導ファイバー（３）にて導かれた太陽光を紫外光（６）に変換する波長変換装置（４）と、この波長変換装置（４）からの紫外光（６）を所定の場所に導く光導ファイバー（５）と、この光導ファイバー（５）の先端側の端面に対向して水槽（１０）内に配置されている酸化チタン電極（１６）と、この酸化チタン電極（１６）と対極となる白金電極（１７）とで構成されていることを特徴とする太陽光の集光利用による水素製造装置。
- 前記白金電極（１７）から発生する水素はボンベ（３４）にて貯蔵され、前記酸化チタン電極（１６）から発生する酸素はボンベ（３３）にて貯蔵していることを特徴とする請求項１に記載の太陽光の集光利用による水素製造装置。
- 太陽光を追尾する太陽光追尾装置（２）を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽光の集光利用による水素製造装置。
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| JP2005081085A JP2006264992A (ja) | 2005-03-22 | 2005-03-22 | 太陽光の集光利用による水素製造装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2023050965A (ja) * | 2021-09-30 | 2023-04-11 | 株式会社日立製作所 | 水素製造装置 |
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2005
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