(57)【要約】【課題】耐久性を向上させつつ、電位降下を抑制した集電電極及びそれを用いた電気化学反応セルを提供する。【解決手段】透明導電層１２が設けられた基板１０上に形成された線状のバスバー電極１６であって、透明導電層１２側から銀導電層１６ａ／密着層１６ｂ／はんだ層１６ｃ／銅導電層１６ｄの順に積層されているバスバー電極１６とする。【選択図】図２
2020145126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明導電層が設けられた基板上に形成された線状の集電電極であって、
前記透明導電層側から銀導電層／密着層／はんだ層／銅導電層の順に積層されていることを特徴とする集電電極。
【請求項２】
請求項１に記載の集電電極であって、
少なくとも一部が低温ガラス又は樹脂からなる保護層に覆われていることを特徴とする集電電極。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の集電電極であって、
前記密着層は、銀とスズを含む合金層であることを特徴とする集電電極。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の集電電極であって、
前記透明導電層上において互いに並行して設けられたフィンガー電極を接続するバスバー電極であることを特徴とする集電電極。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の集電電極が形成された還元反応用電極又は酸化反応用電極を備えることを特徴とする電気化学反応セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集電電極及びそれを用いた電気化学反応セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気化学還元のための電気化学反応セルに用いられる還元反応用電極（カソード電極）の基板では、それ自身が水を還元して水素を発生し難いことが必要である。また、酸化反応用電極（アノード電極）では水が酸化されて酸素の気泡が発生するので、これを確認するために透光性を有することが望ましい。そのため、例えば、還元反応用電極及び酸化反応用電極としてフッ素ドープ酸化スズ（ＳｎＯ２：Ｆ）等の透明導電層により被覆されたガラス基板が用いられている。
【０００３】
ここで、フッ素ドープ酸化スズ層のシート抵抗は１０Ω／ｓｑ程度であるので、電流が流れる際の電位降下が大きく、電気化学反応セルの変換効率を低下させる原因となる。そのため、透明導電層の表面上にフィンガー電極やバスバー電極からなる集電電極が形成される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
集電電極は、製造の容易さの観点からスクリーン印刷により形成できることが望ましい。しかしながら、フィンガー電極により集められた電流がバスバー電極を流れるので、スクリーン印刷で形成された印刷電極では電気抵抗を小さくするためにバスバー電極の幅を広くする、印刷回数を増やして電極層厚を大きくする、リボン電極を貼付する等の工夫が必要であった。
【０００５】
しかしながら、銀ペーストを塗布、乾燥、焼結させる印刷工程を繰り返すと、銀印刷電極が剥離してしまい、抵抗が増大するという課題があった。また、リボン電極を貼付する場合、銅のリボン電極を銀の印刷電極に接合する際にはんだを使用すると、はんだ接合時の温度を２００℃以下とすると密着性が悪くなり、銅のリボン電極が剥離してしまう課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの態様は、透明導電層が設けられた基板上に形成された線状の集電電極であって、前記透明導電層側から銀導電層／密着層／はんだ層／銅導電層の順に積層されていることを特徴とする集電電極である。
【０００７】
ここで、少なくとも一部が低温ガラス又は樹脂からなる保護層に覆われていることが好適である。
【０００８】
また、前記密着層は、銀とスズを含む合金層であることが好適である。
【０００９】
また、前記透明導電層上において互いに並行して設けられたフィンガー電極を接続するバスバー電極であることが好適である。
【００１０】
本発明の別の態様は、上記集電電極が形成された還元反応用電極又は酸化反応用電極を備えることを特徴とする電気化学反応セルである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、耐久性を向上させつつ、電位降下を抑制した集電電極及びそれを用いた電気化学反応セルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態における電極の構成を示す平面図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるバスバー電極の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるバスバー電極の構成の別例を示す断面図である。
【図４】実施例におけるバスバー電極の製造方法を示す図である。
【図５】実施例におけるバスバー電極を構成するはんだの加熱処理を示す図である。
【図６】実施例におけるバスバー電極の製造方法を示す図である。
【図７】実施例におけるバスバー電極の製造方法を示す図である。
【図８】実施例におけるバスバー電極の製造方法を示す図である。
【図９】実施例におけるバスバー電極の製造方法を示す図である。
【図１０】実施例におけるバスバー電極の製造方法を示す図である。
【図１１】実施例及び比較例における電解液浸漬前後の抵抗値の変化を示す図である。
【図１２】実施例及び比較例におけるバスバー電極での電位降下量を示す図である。
【図１３】人工光合成セル（電気化学反応セル）の構成例を示す図である。
【図１４】人工光合成セル（電気化学反応セル）の反応電流及び電圧の経時変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態における電極１００は、図１の平面図及び図２の断面図に示すように、基板１０、フィンガー電極１４及びバスバー電極１６を含んで構成される。なお、図１及び図２は、模式図であり、電極１００の各構成要素の長さ、幅及び厚みは実際と異なっている。
【００１４】
電極１００は、例えば、二酸化炭素（ＣＯ２）等を還元するための電気化学反応セルに用いられる還元反応用電極及び酸化反応用電極の少なくとも１つに適用することができる。ただし、電極１００の適用範囲は、これに限定されるものではなく、集電電極を必要とする他の用途の電極に適用してもよい。
【００１５】
基板１０は、電極１００を構造的に支持する部材である。基板１０は、特に材料が限定されるものではないが、例えば、透光性を有するガラス基板とすることが好適である。基板１０は、例えば、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下程度の厚みとすることが好適である。
【００１６】
基板１０の一面には透明導電層１２が形成される。透明導電層１２は、電極１００における集電を効果的にするために設けられる。透明導電層１２は、特に限定されるものではないが、フッ素ドープ酸化錫（ＦＴＯ，ＳｎＯ２：Ｆ）、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等とすることが好適である。特に、熱的及び化学的な安定性を考慮するとフッ素ドープ酸化錫を用いることが好適である。透明導電層１２は、例えば、１００μｍ以上１０００μｍ以下程度の厚さとすることが好適である。
【００１７】
フィンガー電極１４及びバスバー電極１６は、基板１０の透明導電層から電流を集電するための集電電極を構成する。フィンガー電極１４及びバスバー電極１６は、電極１００における集電の効果を高めるために設けられる。すなわち、電極１００を大面積化した場合、透明導電層のみでは電極１００の全面において十分な反応を促進させるための導電性を確保できなくなるので、電極１００の導電性を高めるために設けられる。
【００１８】
フィンガー電極１４は、基板１０の透明導電層状において所定の間隔を置いて櫛形状に配置された線状の電極である。フィンガー電極１４は、導電性の高い材料で構成され、金属を含む材料で構成することが好適である。フィンガー電極１４は、例えば、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）等を含む材料で構成することが好適である。フィンガー電極１４は、例えば、スクリーン印刷を適用して、基板１０の透明導電層の表面上に銀（Ａｇ）ペーストを所望のパターンに塗布し、焼成することで形成することができる。このようにして形成される銀印刷電極は、例えば、線幅が１ｍｍ以上５ｍｍ以下程度とし、厚さが１０μｍ以上５０μｍ以下程度とすることが好適である。ただし、これに限定されるものではなく、集電に必要な抵抗値に応じて線幅や厚さは適宜変更してもよい。なお、当該導電性材料を低融点のガラスコート材やシリコーンゴム（脱オキシムタイプ、低分子シロキサン低減材、耐油・耐溶剤フロロシリコーン等）、ポリイソブチレン、ポリプロピレン、メタクリル（アクリル）、ポリカーボネート、フッ素樹脂（テフロン（登録商標））、エポキシ樹脂等の樹脂で被覆した保護層を設けてもよい。保護層は、線幅及び厚さを導電層よりも大きくすることが好適である。
【００１９】
バスバー電極１６は、フィンガー電極１４をさらに集電するための線状の電極である。バスバー電極１６は、フィンガー電極１４の端部を相互に接続するように配置される。バスバー電極１６は、例えば、フィンガー電極１４の延設方向に対して直交する方向に延設される。バスバー電極１６は、これに限定されるものではないが、フィンガー電極１４よりも線幅を広くすることが好適であり、例えば５ｍｍ以上１０ｍｍ以下程度とすることが好適である。
【００２０】
バスバー電極１６は、導電性の高い材料で構成され、金属を含む材料で構成することが好適である。本実施の形態におけるバスバー電極１６は、図２に示すように、銀導電層１６ａ、密着層１６ｂ、はんだ層１６ｃ、銅導電層１６ｄ及び保護層１６ｅを積層して構成される。
【００２１】
銀導電層１６ａは、銀（Ａｇ）を含む導電層である。銀導電層１６ａは、例えば、スクリーン印刷を適用して、基板１０の透明導電層の表面上に銀（Ａｇ）ペーストを所望のパターンに塗布し、乾燥及び焼成することで形成することができる。銀ペーストを塗布、乾燥、焼結させる印刷工程を繰り返すと銀印刷電極が剥離してしまうおそれがあるので、印刷工程は１回とすることが好適である。銀導電層１６ａは、例えば、１０μｍ以上５０μｍ以下程度とすることが好適である。
【００２２】
銅導電層１６ｄは、銅（Ｃｕ）を含む導電層である。銅導電層１６ｄは、銅をリボン状の銅フィルムを用いて形成することができる。銅導電層１６ｄは、銀導電層１６ａと同程度の線幅とすることが好適である。また、銅導電層１６ｄは、これに限定されるものではないが、１００μｍ以上５００μｍ以上程度の厚さとすることが好適である。
【００２３】
銅導電層１６ｄは、銀導電層１６ａとの間にはんだを配置してはんだ層１６ｃを形成したうえで、銀導電層１６ａに沿ってリボン状の銅フィルムを配置し、はんだ層１６ｃを加熱して溶融させることによって形成される。はんだ層１６ｃは、スズ（Ｓｎ）を含む合金であり、約２００℃程度の加熱により溶融する材料からなる。
【００２４】
本実施の形態では、銀導電層１６ａとはんだ層１６ｃとの間に銀（Ａｇ）とスズ（Ｓｎ）との合金（Ａｇ３Ｓｎ）を含む密着層１６ｂが形成される程度の温度ではんだ層１６ｃを溶融させて銅導電層１６ｄを銀導電層１６ａに接合する。銀（Ａｇ）とスズ（Ｓｎ）との共晶点温度は２２１℃であるので、一般的にはんだが溶融する２００℃の加熱では銀（Ａｇ）とスズ（Ｓｎ）との合金（Ａｇ３Ｓｎ）を含む密着層１６ｂが形成されない。そこで、２５０℃程度の温度で加熱処理を行うことによって銀（Ａｇ）とスズ（Ｓｎ）との合金を含む密着層１６ｂが形成される。このとき、銀（Ａｇ）の溶け込み量は３．５質量％程度となるので、Ａｇ３Ｓｎ合金の析出量は少なくなり、銀導電層１６ａとはんだ層１６ｃとの界面付近のみにＡｇ３Ｓｎ合金を含む密着層１６ｂが形成される。なお、４００℃程度の高温にて加熱処理を行うと、銀（Ａｇ）の溶け込み量が多くなり、Ａｇ３Ｓｎ合金の析出量が多くなり過ぎる。
【００２５】
保護層１６ｅは、銀導電層１６ａ、密着層１６ｂ、はんだ層１６ｃ及び銅導電層１６ｄを覆うように設けられる。保護層１６ｅは、銀導電層１６ａ、密着層１６ｂ、はんだ層１６ｃ及び銅導電層１６ｄの少なくとも一部を覆えばある程度の効果を得ることができる。保護層１６ｅは、シリコーンゴム（脱オキシムタイプ、低分子シロキサン低減材、耐油・耐溶剤フロロシリコーン等）、ポリイソブチレン、ポリプロピレン、メタクリル（アクリル）、ポリカーボネート、フッ素樹脂（テフロン（登録商標））、エポキシ樹脂等の樹脂で構成することができる。保護層１６ｅは、例えば、１００μｍ以上５００μｍ以下の厚さとすることが好適である。
【００２６】
なお、図３に示すように、保護層１６ｆをさらに設けてもよい。保護層１６ｆは、低融点のガラスコート材とすることができる。保護層１６ｆは、例えば、１００μｍ以上５００μｍ以下の厚さとすることが好適である。
【００２７】
バスバー電極１６には取出配線（図示しない）を接続してもよい。取出配線は、導電性の高い材料で構成され、金属を含む材料で構成することが好適である。取出配線は、例えば、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）等を含む線材とすることが好適である。取出配線は、バスバー電極１６のいずれかの位置に電気的に接続される。
【００２８】
なお、電極１００を還元反応用電極として利用する場合、電極１００の表面に還元触媒機能を有する材料を担持させる。還元触媒機能を有する材料は、錯体触媒とすることができる。錯体触媒層は、ルテニウム錯体（Ｒｕ錯体）とすることが好適である。錯体触媒層は、例えば、［Ｒｕ｛４，４’−ｄｉ（１−Ｈ−１−ｐｙｒｒｏｌｙｐｒｏｐｙｌ  ｃａｒｂｏｎａｔｅ）−２，２’−ｂｉｐｙｒｉｄｉｎｅ｝（ＣＯ）（ＭｅＣＮ）Ｃｌ２］、［Ｒｕ｛４，４’−ｄｉ（１−Ｈ−１−ｐｙｒｒｏｌｙｐｒｏｐｙｌ  ｃａｒｂｏｎａｔｅ）−２，２’−ｂｉｐｙｒｉｄｉｎｅ｝（ＣＯ）２Ｃｌ２］、［Ｒｕ｛４，４’−ｄｉ（１−Ｈ−１−ｐｙｒｒｏｌｙｐｒｏｐｙｌ  ｃａｒｂｏｎａｔｅ）−２，２’−ｂｉｐｙｒｉｄｉｎｅ｝（ＣＯ）２］ｎ、［Ｒｕ｛４，４’−ｄｉ（１−Ｈ−１−ｐｙｒｒｏｌｙｐｒｏｐｙｌ  ｃａｒｂｏｎａｔｅ）−２，２’−ｂｉｐｙｒｉｄｉｎｅ｝（ＣＯ）（ＣＨ３ＣＮ）Ｃｌ２］等とすることができる。さらに、錯体触媒層は、Ｒｕ錯体モノマーと重合開始剤（例えばピロール）、触媒（例えば塩化鉄）を含むＲｕ錯体が高分子化（ポリマー）の状態でもよい。錯体触媒層による修飾は、錯体をアセトニトリル（ＭｅＣＮ）溶液に溶解した液を塗布することで作ることができる。また、錯体触媒層による修飾は、電解重合法により行うこともできる。基板１０の電極、対極にフッ素含有酸化スズ（ＦＴＯ）で被覆したガラス基板、参照電極にＡｇ／Ａｇ＋電極を用い、錯体触媒を含む電解液中においてＡｇ／Ａｇ＋電極に対して負電圧となるようにカソード電流を流した後、Ａｇ／Ａｇ＋電極に対して正電位となるようにアノード電流を流すことにより基板１０上を錯体触媒層で修飾することができる。電解質の溶液には、アセトニトリル（ＭｅＣＮ）、電解質には、Ｔｅｔｒａｂｕｔｙｌａｍｍｏｎｉｕｍｐｅｒｃｈｌｏｒａｔｅ（ＴＢＡＰ）を用いることができる。
【００２９】
電極１００を酸化反応用電極として利用する場合、電極１００の表面に酸化触媒機能を有する材料を担持させる。酸化触媒機能を有する材料は、例えば、酸化イリジウム（ＩｒＯｘ）を含む材料とすることができる。酸化触媒機能を有する材料は、ナノコロイド溶液として基板１０の透明導電層の表面上に担持させることができる(T.Arai et.al, Energy Environ. Sci 8, 1998 (2015))。
【００３０】
［実施例１］
以下、本実施の形態における実施例１を説明する。基板１０としてガラス基板（３６０ｍｍ□）を用いた。基板１０の一表面上に透明導電層１２として透明導電膜（ＦＴＯ）を形成した。スクリーン印刷装置を用いて、銀（Ａｇ）ペーストを透明導電層１２上にスクリーン印刷によって電線パターン状に形成し、電気炉内において４００℃で３０分加熱してフィンガー電極１４及びバスバー電極１６となる銀導電層１６ａ（長さ：３３０ｍｍ）を焼結させた。
【００３１】
次に、銀導電層１６ａに接合する銅導電層１６ｄとなるリボン電極（Ｃｕ）を３４０ｍｍの長さに切り出した。リボン電極（Ｃｕ）は、銅（Ｃｕ）の表面に予めはんだがコーティングしてあるものとした。なお、銅導電層１６ｄの長さを銀導電層１６ａの長さよりも１０ｍｍ長く切り出したのは、後に取出配線を接続するためである。また、切り出したときにリボン電極（Ｃｕ）はロール状に反っているので、できるだけまっすぐにした。また、ねじれもできるだけ正すようにした。その後、リボン電極（Ｃｕ）の一端を銀導電層１６ａの一端に合わせ、銀導電層１６ａ上に完全に載るように配置した（図４）。
【００３２】
続いて、基板１０をステンレスのトレーに乗せ、電気炉内で２５０℃に加熱して、銀導電層１６ａと銅導電層１６ｄをはんだ接合した。図５は、加熱の際の温度プロファイルを示す。このとき、加熱処理中に銅導電層１６ｄとなるリボン電極（Ｃｕ）が外れてしまわないようにした。具体的には、銀導電層１６ａの中心線とできるだけあうようにリボン電極（Ｃｕ）上に押え治具となるフラットバー２０を載せて（図６）、基板１０とフラットバー２０とを目玉クリップ（口幅５５ｍｍ）で挟み込んだ。フラットバー２０は、ミスミ製のＨＦＨＴ−１０−３−３３０（幅１０ｍｍ、厚さ３ｍｍ，長さ３３０ｍｍ）を用いた。フラットバー２０全体を４個くらいの目玉クリップで均等に挟み込んだ。フラットバー２０は傾かないように、目玉クリップのはさむ部分がリボン電極（Ｃｕ）の直上に位置するようにした。
【００３３】
電気炉による加熱が終了後、トレーごと基板１０を取り出し、目玉クリップ及びフラットバーを取り外した。これによって、基板１０上に、透明導電層１２、銀導電層１６ａ、密着層１６ｂ、はんだ層１６ｃ及び銅導電層１６ｄが積層されたバスバー電極１６が形成された。
【００３４】
次に、保護層１６ｅを形成した。まず、フィルムマスキングテープ２２をバスバー電極１６の両側に貼った（図７）。フィルムマスキングテープ２２は、男前モノタロウ製のマスキングテープ（厚さ：０．１２ｍｍ）を６枚重ねたものを用いた。このとき、保護層１６ｅとなる樹脂がフィルムマスキングテープ２２と基板１０の間に入り込むことを防ぐために、バスバー電極１６側（後で保護層１６ｅが設けられる側）のフィルムマスキングテープ２２はピンセットの尖端と反対側の柄の方又は竹ヘラを用いてよく押さえ、基板１０としっかり密着させた。このような状態で保護層１６ｅとなる樹脂をバスバー電極１６上に塗布した。樹脂として、スリーエム社製２液混合型のエポキシ樹脂２４（ＤＯ４６０  Ｏ／ＷＨＩ；６０分硬化型）を用いた。具体的には、スリーエム社製２液混合型エポキシ樹脂コンテナをスリーエム社製ＥＰＸアプリケータに取り付け、フィルムマスキングテープ２２を貼ったバスバー電極１６上に直径２ｍｍ程度の状態で吐出させた。すなわち、主剤と硬化剤が押し出されてスリーエム社製ＥＰＸアプリケータのノズル内で混合された状態でバスバー電極１６上に吐出させた。スリーエム社製ＥＰＸアプリケータのノズル先端をバスバー電極１６に沿って動かし、フィルムマスキングテープ２２の間の部分にエポキシ樹脂２４を吐出させた（図８）。エポキシ樹脂２４を塗布後、竹べら２６等でマスク面の高さにならした（図９）。リボン電極（Ｃｕ）の上端の高さは基板１０の表面から０．４ｍｍ，フィルムマスキングテープ２２の高さは基板１０の表面から０．１２ｍｍ×６＝０．７２ｍｍであるので、エポキシ樹脂２４の表面はリボン電極（Ｃｕ）の上面から０．３２ｍｍになるはずである。しかしながら、実際にはそうはならず、エポキシ樹脂２４の表面張力でリボン電極（Ｃｕ）上の樹脂面が下がり、リボン電極（Ｃｕ）上でエポキシ樹脂２４の厚さは約０．２ｍｍになった。
【００３５】
エポキシ樹脂２４を吐出させてから約１０分経過後、フィルムマスキングテープ２２をゆっくり剥した（図１０）。その後、２４時間乾燥させて樹脂を完全硬化させた。以上のように形成したバスバー電極１６を備える電極１００を実施例１とした。
【００３６】
［実施例２］
実施例１の保護層１６ｅに加えて、低融点のガラスコート材からなる保護層１６ｆを形成した電極１００を実施例２とした。保護層１６ｆは、保護層１６ｅとなるエポキシ樹脂２４を塗布する前に低融点のガラスコート材を塗布することによって形成した。
【００３７】
［比較例１］
銀導電層１６ａのみを形成し、密着層１６ｂ、はんだ層１６ｃ、銅導電層１６ｄ、保護層１６ｅ及び保護層１６ｆを形成しなかった電極を比較例１とした。
【００３８】
［電解液中での抵抗値変化］
実施例１，２及び比較例１について、電解液に浸漬させる前と浸漬させた後の抵抗値の変化について確認した。具体的には、０．４Ｍのリン酸カリウム緩衝水溶液に実施例１，２及び比較例１の電極を２０日間浸漬される前と後のバスバー電極１６の抵抗値の変化を測定した。
【００３９】
比較例１では、電解液に浸漬させることによって電極の抵抗値が大幅に増加した。これに対して、実施例１及び２では、電解液に浸漬させることによって電極の抵抗値は大きく増加しなかった。このように、実施例１及び２のバスバー電極１６は電解液に対して安定であることがわかった。
【００４０】
［電位降下解析］
実施例１及び比較例１のバスバー電極１６について電位降下を数値計算により解析した。ここでは、２本のバスバー電極１６のそれぞれの一端（図１中の位置ｘ＝Ｌ）に取出配線を設けた構成として電位降下を求めた。バスバー電極１６の銀導電層１６ａの抵抗値ＲＡｇを３．２ｍΩ／ｃｍを計算に用いた。また、銅導電層１６ｄの単位長さあたりの抵抗値Ｒribbonを０．１３３ｍΩ／ｃｍを計算に用いた。
【００４１】
まず、バスバー電極１６を流れる電流Ｉｂｕｓ（ｘ）を求めた。バスバー電極１６には、ｎｆｉｎｇｅｒ本のフィンガー電極１４が接続されており、これらを流れる電流がバスバー電極１６に順次流入するものとした。各フィンガー電極１４を流れる電流は全て等しいと仮定した。すなわち、取出配線に流れる総電流Ｉｔｏｔａｌに対して、取出配線から最も離れたフィンガー電極１４の接続点では電流Ｉｂｕｓ（ｘ）＝Ｉｔｏｔａｌ／ｎｆｉｎｇｅｒとなり、二番目に離れたフィンガー電極１４の接続点では電流Ｉｂｕｓ（ｘ）＝２Ｉｔｏｔａｌ／ｎｆｉｎｇｅｒとなる。したがって、和を積分に置き換えて近似すると電流Ｉｂｕｓ（ｘ）は数式（１）で表される。
【数１】
2020145126.tif 000003
【００４２】
取出配線の取り付け位置（ｘ＝Ｌ）に対して、最も離れた位置（ｘ＝０）での電位降下ΔＶは数式（２）で表される。
【数２】
2020145126.tif 000004
【００４３】
図１２は、実施例１と比較例１について数式（２）で求められた電位降下量を示す。ここでは、バスバー電極１６のそれぞれに２．５Ａ（合計５Ａ）、５Ａ（合計１０Ａ）の電流が流れた場合における電位降下量を求めた。いずれの場合も、実施例１では比較例１に比べてバスバー電極１６における電位降下量が小さく、良好な電気特性を示した。
【００４４】
［電気化学反応セルでの特性］
実施例１における電極１００を大型（４０ｃｍ□）の人工光合成セル（電気化学反応セル）に適用した場合の反応電流及び電圧の経時変化について確認した。
【００４５】
人工光合成セル（電気化学反応セル）は、図１３に示すように、酸化反応用電極２０２と還元反応用電極２００を組み合わせて構成した。酸化反応用電極２０２と還元反応用電極２００を還元触媒及び酸化触媒が対向するように配置し、その間に反応物が溶解された電解液２０４を導入した。反応物は、二酸化炭素（ＣＯ２）とした。また、電解液は、リン酸緩衝水溶液とした。具体的な構成例では、二酸化炭素（ＣＯ２）飽和リン酸緩衝液のタンクを設け、ポンプによって当該液を酸化反応用電極２０２と還元反応用電極２００との間に設けられた間隙に供給し、還元反応によって生じたギ酸（ＨＣＯＯＨ）や酸素（Ｏ２）を外部の燃料タンクに回収した。
【００４６】
酸化反応用電極２０２と還元反応用電極２００との間を電気的に接続し、適切なバイアス電圧を印加した状態した。バイアス電圧を印加する手段は太陽電池セル２０６とした。太陽電池セル２０６  は、４枚の結晶系シリコン太陽電池を直接に接続した構成とした。酸化反応用電極２０２と還元反応用電極２００の間に２．１Ｖ程度の電圧が印加されるようにした。太陽電池セル２０６は、酸化反応用電極２０２及び還元反応用電極２００に隣接して配置した。すなわち、酸化反応用電極２０２と還元反応用電極２００とを対向させた電気化学セルの還元反応用電極２００の背面に太陽電池セル２０６を配置し、太陽電池セル２０６の正極を酸化反応用電極２０２に接続し、負極を還元反応用電極２００に接続した。太陽電池セル２０６の受光面側には、太陽電池セル２０６を保護する部材として窓材２０８を設けた。窓材２０８は、太陽電池セル２０６において発電に寄与する波長の光を透過する部材とした。
【００４７】
図１４は、実施例１の集電電極を適用した酸化反応用電極２０２及び還元反応用電極２００を用いた人工光合成セル（電気化学反応セル）の反応電流及び電圧の経時変化を測定した結果を示す。図に示されているように、光照射を停止して途中で光合成反応を一時停止した時間はあるが、２４０００秒（６．６時間）以上にわたって反応に伴う電圧及び電流が安定していた。すなわち、二酸化炭素（ＣＯ２）の還元反応によるギ酸（ＨＣＯＯＨ）の生成と水（Ｈ２Ｏ）の酸化反応による酸素（Ｏ２）の生成が長時間の光照射下において安定して動作した。
【符号の説明】
【００４８】
１０  基板、１２  透明導電層、１４  フィンガー電極、１６  バスバー電極、１６ａ  銀導電層、１６ｂ  密着層、１６ｃ  はんだ層、１６ｄ  銅導電層、１６ｅ  保護層、１６ｆ  保護層、２０  フラットバー、２２  フィルムマスキングテープ、２４  エポキシ樹脂、１００  電極、２００  還元反応用電極、２０２  酸化反応用電極、２０４  電解液、２０６  太陽電池セル、２０８  窓材。
【図１】
2020145126.tif 000005
【図２】
2020145126.tif 000006
【図３】
2020145126.tif 000007
【図４】
2020145126.tif 000008
【図５】
2020145126.tif 000009
【図６】
2020145126.tif 000010
【図７】
2020145126.tif 000011
【図８】
2020145126.tif 000012
【図９】
2020145126.tif 000013
【図１０】
2020145126.tif 000014
【図１１】
2020145126.tif 000015
【図１２】
2020145126.tif 000016
【図１３】
2020145126.tif 000017
【図１４】
2020145126.tif 000018