(57)【要約】      （修正有）【課題】起電力及び出力をより高めた、光燃料電池の提供。【解決手段】（１）負極層１、（２）当該負極層に接して配置された第１光触媒層２であって、紫外光を受けて励起し水が光酸化されるのを触媒する第１光触媒層、（３）前記第１光触媒層の一部又は全部及び前記負極層の一部に接して配置された有機色素層３であって、可視光を受けて励起する有機色素層、（４）正極層４、（５）当該正極層に接して配置された第２光触媒層５であって、紫外光及び／又は可視光を受けて励起し下記酸性水溶液に含まれるプロトン及び酸素の存在下で前記酸素が光還元されるのを触媒する第２光触媒層、並びに、（６）前記第１光触媒層、前記有機色素及び前記第２光触媒層の３点全部に接している酸性水溶液６であって、少なくとも前記第２光触媒層周辺に酸素を含む酸性水溶液、からなる光燃料電池。【選択図】図１
2019209259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）負極層、
（２）当該負極層に接して配置された第１光触媒層であって、紫外光を受けて励起し水が光酸化されるのを触媒する第１光触媒層、
（３）前記第１光触媒層の一部又は全部及び前記負極層の一部に接して配置された有機色素層であって、可視光を受けて励起する有機色素層、
（４）正極層、
（５）当該正極層に接して配置された第２光触媒層であって、紫外光及び／又は可視光を受けて励起し下記酸性水溶液に含まれるプロトン及び酸素の存在下で前記酸素が光還元されるのを触媒する第２光触媒層、並びに
（６）前記第１光触媒層、前記有機色素及び前記第２光触媒層の３点全部に接している酸性水溶液であって、少なくとも前記第２光触媒層周辺に酸素を含む酸性水溶液、
からなる光燃料電池。
【請求項２】
（１）負極層、
（２）当該負極層に接して配置された第１光触媒層であって、当該光触媒のバンドギャップ以上のエネルギーを含む紫外光を受けて励起し下記（式１）に従ってホール（ｈ＋）によって水が光酸化されるのを触媒する第１光触媒層、
２Ｈ２Ｏ + ４ｈ＋ → ４Ｈ＋＋Ｏ２       （式１）
（３）前記第１光触媒層の一部又は全部及び前記負極層の一部に接して配置された有機色素層であって、当該色素層に最高占有分子軌道（ＨＯＭＯ）と最低非占有分子軌道（ＬＵＭＯ）とのエネルギー差以上のエネルギーを含む可視光を受けて励起しＨＯＭＯに非占有軌道、ＬＵＭＯに励起電子が生じる有機色素層、
（４）正極層、
（５）当該正極層に接して配置された第２光触媒層であって、当該光触媒のバンドギャップ以上のエネルギーを含む紫外光及び／又は可視光を受けて励起し下記（式２）に従って下記酸性水溶液に含まれるプロトン（Ｈ＋）及び酸素（Ｏ２)の存在下で前記酸素が光還元されるのを触媒する第２光触媒層、並びに
４Ｈ＋ + ４ｅ− + Ｏ２ → ２Ｈ２Ｏ       (式２)
（６）前記第１光触媒層、前記有機色素及び前記第２光触媒層の３点全部に接している酸性水溶液であって、少なくとも前記第２光触媒層周辺に酸素を含む酸性水溶液、
からなる光燃料電池であって、
前記第１光触媒層が紫外光を受けて励起し価電子帯の電子が伝導帯に励起されて第１励起電子となり、当該価電子帯は電子を1個失った状態即ち１価のホール（ｈ＋）を持った状態となり、このホール（ｈ＋）が（式１）に従い水（Ｈ２Ｏ）分子から電子を奪うことで水から酸素への酸化反応が進み、前記ホール（ｈ＋）は奪った電子と結合して消滅し、
他方、前記第１励起電子の一部は負極層に進み、
また、前記有機色素層が可視光を受けて励起してＨＯＭＯに非占有軌道、ＬＵＭＯに第２励起電子が生じ、
当該第２励起電子は負極層に進み、他方、当該非占有軌道には前記第１光触媒層からの前記第１励起電子の残部が流れ込み、当該残部は可視光を受けて励起されて再びＨＯＭＯに非占有軌道、ＬＵＭＯに第２励起電子を生じ、当該第２励起電子は負極層に進み、以下、同様に色素層において「励起、流れ込み、進み」が繰り返されることで、第２励起電子の数は増大し、
前記負極層で発生した前記第１励起電子の一部及び前記第２励起電子は、間に負荷を含み得る外部回路を通じて前記正極層に供給され、
前記第２光触媒層は、(a)当該光触媒のバンドギャップ以上のエネルギーを含む紫外光を受けて励起し即ち価電子帯の電子が伝導帯に励起されて第３励起電子となり、そのとき、当該価電子帯には第３ホール（ｈ＋）が残り、及び／又は(b)可視光を受けて励起し即ち価電子帯の電子がバンドギャップ間準位に励起されて第４励起電子となり、そのとき、当該価電子帯には第４ホール（ｈ＋）が残り、
当該第３励起電子及び／又は当該第４励起電子は、下記（式２）：
４Ｈ＋ + ４ｅ− + Ｏ２ → ２Ｈ２Ｏ       (式２)
に従って前記酸性水溶液に含まれるプロトン（Ｈ＋）及び酸素（Ｏ２)の存在下で前記酸素を光還元し、
他方、前記第３ホール（ｈ＋）及び／又は第４ホール（ｈ＋）は、前記外部回路を通じて供給される前記第１励起電子の一部及び前記第２励起電子と再結合して消滅する、
ことを特徴とする光燃料電池。
【請求項３】
前記バンドギャップ間準位が欠陥準位又は不純物準位であることを特徴とする請求項２に記載の光燃料電池。
【請求項４】
前記酸性水溶液を前記負極層側と前記正極層側に大きく二分する電子絶縁性のプロトン（Ｈ＋）透過膜を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色素が起電力と出力を増幅する光「燃料」電池に関する。「燃料」は強いて言えば、水であり、この水も電池内で再生産されるので、理論的には供給不要である。エネルギー源は、光、代表的には太陽光である。水を「燃料」とする光燃料電池は、本発明者の一人：泉康雄らが初めて発明した（特許文献２）もので、太陽電池に似ているが、原理は全く異なり、起電力が理論的に太陽電池の凡そ２倍と言う特徴がある。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池とは、燃料の酸化還元反応を用いることにより電気を取り出すことのできる電池であり、一般に、酸素と水素の反応を用いて電気を取り出すものであって、重金属等を使う他の化学電池に比べ地球環境に優しく、現在も活発に研究開発が行われている。この種の燃料電池において、光エネルギーを用いてより効率的に電気を取り出そうとする試みがなされており、特許文献１に、光触媒を用いた「光燃料電池」が開示されている。しかしながら、特許文献１の「光燃料電池」は、メタノール等の燃料を使用しており、原理的には従来の燃料電池の範疇であり、化石燃料由来の燃料を使い、ＣＯ２等も排出する。
【０００３】
それに対して、メタノールや水素等のいわゆる燃料を使わず、強いて言うと、水を「燃料」とする燃料電池を、以前に、本発明者の一人：泉康雄らが世界で初めて発明した（特許文献２）。これは、前記の通り、「燃料」は強いて言えば、水であり、この水も電池内で再生産されるので、理論的には供給不要である。エネルギー源は、光、代表的には太陽光であり、特許文献２の燃料電池は、化石燃料を使わず、ＣＯ２等も排出しない。特許文献２では、単に「燃料電池」と表現したが、今は「光燃料電池」と称している。
【０００４】
次に、この世界で初めての特許文献２の（光）燃料電池の原理を説明する。
この光燃料電池の構成は、以下の通りである。
（１）負極層；
（２）当該負極層に接して配置された第１光触媒層であって、紫外光を受けて励起し水が光酸化されるのを触媒する第１光触媒層；
［（３）は欠番］
（４）正極層；
（５）当該正極層に接して配置された第２光触媒層であって、紫外光を受けて励起し下記酸性水溶液に含まれるプロトン及び酸素の存在下で前記酸素が光還元されるのを触媒する第２光触媒層；並びに
（６）前記第１光触媒層及び前記第２光触媒層の２点全部に接している酸性水溶液であって、少なくとも前記第２光触媒層周辺に酸素を含む酸性水溶液（特許文献２では「酸水溶液」と表現）；
【０００５】
次にこの光燃料電池の動作原理を説明する。
第１光触媒層は、当該光触媒のバンドギャップ以上のエネルギーを含む紫外光を受けて励起し下記（式１）に従ってホール（ｈ＋）によって水が光酸化されるのを触媒する。
２Ｈ２Ｏ + ４ｈ＋ → ４Ｈ＋＋Ｏ２       （式１）
詳しく説明すると、第１光触媒層は、紫外光を受けて励起し価電子帯の電子が伝導帯に励起されて第１励起電子となり、価電子帯は電子を1個失った状態即ち１価のホール（ｈ＋）を持った状態となり、このホール（ｈ＋）が（式１）に従い水（Ｈ２Ｏ）分子から電子を奪うことで水から酸素への酸化反応が進み、ホール（ｈ＋）は奪った電子と結合して消滅し、他方、第１励起電子は負極層に進み、第１励起電子は、間に負荷を含み得る外部回路を通じて正極層に供給される。
【０００６】
第２光触媒層は、当該光触媒のバンドギャップ以上のエネルギーを含む紫外光を受けて励起し下記（式２）に従って下記酸性水溶液に含まれるプロトン（Ｈ＋）及び酸素（Ｏ２)の存在下で前記酸素が光還元されるのを触媒する。
４Ｈ＋ + ４ｅ− + Ｏ２ → ２Ｈ２Ｏ       (式２)
詳しく説明すると、第２光触媒層は、(a)当該光触媒のバンドギャップ以上のエネルギーを含む紫外光を受けて励起し即ち価電子帯の電子が伝導帯に励起されて第３励起電子となり、そのとき、当該価電子帯には第３ホール（ｈ＋）が残り、当該第３励起電子は、(式２)に従って酸性水溶液に含まれるプロトン（Ｈ＋）及び酸素（Ｏ２)の存在下で前記酸素を光還元し、他方、第３ホール（ｈ＋）は、外部回路を通じて供給される第１励起電子と再結合して消滅する。
４Ｈ＋ + ４ｅ− + Ｏ２ → ２Ｈ２Ｏ       (式２)
【０００７】
外部回路（８）は、負極層から負荷（例えば、電球）を介して正極層へつながっており、負極層で発生した第１励起電子を正極層に送り込むことで、電池が動作する。
この光燃料電池の起電力は、太陽電池の代表例であるシリコンのｐ−ｎ接合（０．３Ｖ）又は第２光触媒層の具体例であるチタンの伝導帯とヨウ素の還元準位差（０．５Ｖから１Ｖ）でなく、チタンのバンドギャップで決まる。従って、この光燃料電池の起電力は、理論的に約２．７５Ｖ（太陽電池の凡そ２倍）と見積もられる。
【０００８】
なお、負極で発生する酸素（Ｏ２)は、正極に供給されることが好ましいが、負極付近にあると、（式１）の反応が進みづらくなるので、できるだけ速やかに正極に供給されることが望ましい。
そこで、特許文献３では、負極側の酸性水溶液（特許文献３では「酸水溶液」と表現）の上に積極的に酸素を取り込む有機化合物例えばヘキサンを設け、ヘキサンに取り込まれた酸素は、今度はヘキサンの上の気層に放出され、放出された酸素は、イオン交換膜（本発明で言う「プロトン（Ｈ＋）透過膜」に相当）が上方に延長された形の言わば隔壁（酸水溶液の上の空間を大きく二分するので隔壁）の上方空間に設けられた窓（特許文献３では、「気孔（符号：１０）」と表現）を通じて、正極側空間に移動し、そこから正極側空間に接している正極側酸性水溶液に溶け込む。溶け込んだ酸素は、（式２）に従って酸素（Ｏ２)が光還元される。
【０００９】
イオン交換膜（本発明で言う「プロトン（Ｈ＋）透過膜」に相当）は、酸性水溶液を負極層側と正極層側に大きく二分するが、プロトン（Ｈ＋）を透過させるので、負極で生産される４Ｈ＋（式１）を正極で消費する(式２) ４Ｈ＋へと供給するのである。
即ち、特許文献２及び３の電池は、本発明も同じだが、理論的に、発生するもの（４Ｈ＋、Ｏ２、２Ｈ２Ｏ）と消費するもの（４Ｈ＋、Ｏ２、２Ｈ２Ｏ）が１：１で過不足ないので、閉鎖系を形成することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−２１８０８０号公報（大阪府大）
【特許文献２】特開２０１４−１２３５５４号公報（千葉大学）
【特許文献３】特開２０１６−１０３４５４号公報（千葉大学）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来の光燃料電池（特許文献２及び３）の実用上の起電力は、なかなか理論的に見積もられる起電力（約２．７５Ｖ）に達していない。本発明の目的は、起電力をより高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
鋭意研究の結果、本発明者らは、偶然にも、負極側に接して設けられた第１光触媒層に接して有機色素層を設けたところ、新たな現象（ここではブースト効果と称する。）が生じ起電力が高まることを見出し、本発明を成すに至った。
本発明は第一に、
（１）負極層、
（２）当該負極層に接して配置された第１光触媒層であって、紫外光を受けて励起し水が光酸化されるのを触媒する第１光触媒層、
（３）前記第１光触媒層の一部又は全部及び前記負極層の一部に接して配置された有機色素層であって、可視光を受けて励起する有機色素層、
（４）正極層、
（５）当該正極層に接して配置された第２光触媒層であって、紫外光及び／又は可視光を受けて励起し下記酸性水溶液に含まれるプロトン及び酸素の存在下で前記酸素が光還元されるのを触媒する第２光触媒層、並びに
（６）前記第１光触媒層、前記有機色素及び前記第２光触媒層の３点全部に接している酸性水溶液であって、少なくとも前記第２光触媒層周辺に酸素を含む酸性水溶液、
からなる光燃料電池（請求項１）
を提供する。
【００１３】
また、本発明は、
（１）負極層、
（２）当該負極層に接して配置された第１光触媒層であって、当該光触媒のバンドギャップ以上のエネルギーを含む紫外光を受けて励起し下記（式１）に従ってホール（ｈ＋）によって水が光酸化されるのを触媒する第１光触媒層、
２Ｈ２Ｏ + ４ｈ＋ → ４Ｈ＋＋Ｏ２       （式１）
（３）第１光触媒層の一部又は全部及び負極層の一部に接して配置された有機色素層であって、当該色素層に最高占有分子軌道（ＨＯＭＯ）と最低非占有分子軌道（ＬＵＭＯ）とのエネルギー差以上のエネルギーを含む可視光を受けて励起しＨＯＭＯに非占有軌道、ＬＵＭＯに励起電子が生じる有機色素層、
（４）正極層、
（５）正極層に接して配置された第２光触媒層であって、当該光触媒のバンドギャップ以上のエネルギーを含む紫外光及び／又は可視光を受けて励起し下記（式２）に従って下記酸性水溶液に含まれるプロトン（Ｈ＋）及び酸素（Ｏ２)の存在下で酸素が光還元されるのを触媒する第２光触媒層、並びに
４Ｈ＋ + ４ｅ− + Ｏ２ → ２Ｈ２Ｏ       (式２)
（６）第１光触媒層、有機色素及び第２光触媒層の３点全部に接している酸性水溶液であって、少なくとも第２光触媒層周辺に酸素を含む酸性水溶液、
からなる光燃料電池であって、
【００１４】
第１光触媒層が紫外光を受けて励起し価電子帯の電子が伝導帯に励起されて第１励起電子となり、当該価電子帯は電子を１個失った状態即ち１価のホール（ｈ＋）を持った状態となり、このホール（ｈ＋）が（式１）に従い水（Ｈ２Ｏ）分子から電子を奪うことで水から酸素への酸化反応が進み、前記ホール（ｈ＋）は奪った電子と結合して消滅し、
他方、第１励起電子の一部は負極層に進み、
また、有機色素層が可視光を受けて励起してＨＯＭＯに非占有軌道、ＬＵＭＯに第２励起電子が生じ、
当該第２励起電子は負極層に進み、他方、当該非占有軌道には第１光触媒層からの第１励起電子の残部が流れ込み、当該残部は可視光を受けて励起されて再びＨＯＭＯに非占有軌道、ＬＵＭＯに第２励起電子を生じ、当該第２励起電子は負極層に進み、以下、同様に色素層において「励起、流れ込み、進み」が繰り返されることで、第２励起電子の数は増大し、
負極層で発生した第１励起電子の一部及び第２励起電子は、間に負荷を含み得る外部回路を通じて正極層に供給され、
第２光触媒層は、(a)当該光触媒のバンドギャップ以上のエネルギーを含む紫外光を受けて励起し即ち価電子帯の電子が伝導帯に励起されて第３励起電子となり、そのとき、当該価電子帯には第３ホール（ｈ＋）が残り、及び／又は(b)可視光を受けて励起し即ち価電子帯の電子がバンドギャップ間準位に励起されて第４励起電子となり、そのとき、当該価電子帯には第４ホール（ｈ＋）が残り、
当該第３励起電子及び／又は当該第４励起電子は、下記（式２）：
４Ｈ＋ + ４ｅ− + Ｏ２ → ２Ｈ２Ｏ       (式２)
に従って酸性水溶液に含まれるプロトン（Ｈ＋）及び酸素（Ｏ２)の存在下で前記酸素を光還元し、
他方、第３ホール（ｈ＋）及び／又は第４ホール（ｈ＋）は、外部回路を通じて供給される第１励起電子の一部及び第２励起電子と再結合して消滅する、
ことを特徴とする光燃料電池（請求項２）
を提供する。
【００１５】
更に、本発明は、光燃料電池（請求項２）において、バンドギャップ間準位（請求項２）が欠陥準位又は不純物準位であることを特徴とする光燃料電池（請求項３）を提供する。
更にまた、本発明は、光燃料電池（請求項１〜３）において、酸性水溶液を負極層側と正極層側に大きく二分する電子絶縁性のプロトン（Ｈ＋）透過膜を設けたことを特徴とする光燃料電池（請求項４）を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
以上、本発明によれば、言わば水を燃料とする光燃料電池において、新たな現象（ブースト効果と称する）の効果により、起電力及び出力が高まる。
また、第１及び第２光触媒層が紫外光を利用するのに対し、有機色素層（及び場合により第２光触媒層）は可視光を利用するので、光として無償で大量に手に入る太陽光を利用するとき、紫外光又は可視光だけを使う従来の方法に比べ、本発明は太陽光を全て利用し無駄にしないので起電力及び出力がより高まると言う効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例に係る光燃料電池（概略、横置き円筒型）の側面方向から、その円筒を円の中心を通る垂直な面で切断した断面端面を見た概念図である。寸法は正確ではなく、構成を理解し易いようにデフォルメしてある。
【図２】実施例１の電池と外部回路を示す回路図である。
【図３】実施例１で使用した有機色素「ローズヒップ＆ハイビスカスフラワーハーブ」の紫外可視吸収スペクトルを示すグラフである。
【図４】実施例２で使用した有機色素「ペクセル・テクノロジーズ社製の商品名ＰＥＣ−ＴＯＭ−Ｐ０４」の紫外可視吸収スペクトルを示すグラフである。
【図５】電池の性能評価に使用したアーク灯から出る光の紫外可視発光スペクトルを示すグラフである。
【図６】実施例１及び比較例の電池を性能評価したときに得られた電流−電圧(ｉ―Ｖ)特性を示すグラフである。
【図７】実施例２及び比較例の電池を性能評価したときに得られた電流−電圧(ｉ―Ｖ)特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図１を引用して詳細に説明する。ただし、本発明は多くの異なる形態による実施が可能であり、以下に示す実施形態、実施例の例示に限定されるものではない。
まず、電池の構成を説明する。基本的な構成は、以下の通りである。
（１）負極層；
（２）当該負極層に接して配置された第１光触媒層であって、紫外光を受けて励起し水が光酸化されるのを触媒する第１光触媒層；
（３）前記第１光触媒層の一部又は全部及び前記負極層の一部に接して配置された有機色素層であって、可視光を受けて励起する有機色素層；
（４）正極層；
（５）当該正極層に接して配置された第２光触媒層であって、紫外光及び／又は可視光を受けて励起し下記酸性水溶液に含まれるプロトン及び酸素の存在下で前記酸素が光還元されるのを触媒する第２光触媒層；並びに
（６）前記第１光触媒層、前記有機色素及び前記第２光触媒層の３点全部に接している酸性水溶液であって、少なくとも前記第２光触媒層周辺に酸素を含む酸性水溶液（液体なので、当然に適当な容器に保持されている）；
【００１９】
次に各構成要件について説明する。
≪負極層（１）及び正極層（４）≫
負極層（１）及び正極層（４）は、電気（電子）を通すものなら何でも良いが、太陽光などの光を受光する触媒層や色素層を考えると、面積の大きい薄膜状又は板状が好ましく、そのため、素材としては、金属例えば銀、銅、鉄、アルミニウム、ニッケル、チタン、コバルト、白金、各種カーボン材料（活性炭、カーボンナノチューブ、フラーレン）、などが挙げられる。しかし、背面からも受光する方が光を有効利用できるので、そのことを考えると透明なことが好ましく、透明電極層例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＦＴＯ（ｆｌｕｏｒｉｎｅ−ｄｏｐｅd Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＴＯ（Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、グラフェンなどが好ましい。
負極層（１）及び正極層（４）は、できるだけ電気抵抗の小さい素材が好ましいし、光を透過させる材料の場合、薄いことが好ましい。しかし、薄いと電気抵抗が大きくなるというトレードオフ（二律背反）の関係にある。一般には透明電極層は薄いことが好ましいので、真空蒸着、スパッタリング法などの薄膜法で作成される。そのため、基板（９）好ましくは透明な基板（９）の上に負極層（１）、正極層（４）が形成される。なお、電極層が機械強度的に自己形状保持性を有すれば、基板（９）は不要である。
【００２０】
このような透明な基板（９）の素材としては、ガラス又はプラスチック板（屈曲性があっても可）が好ましい。プラスチックの材料は、無着色で透明性が高く、耐熱性が高く、耐薬品性ならびにガス遮断性に優れ、かつ低コストが求められる。そのようなプラスチック材料の例は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアリレート（ＰＡｒ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエステルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリイミド（ＰＩ）を含む。ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などである。
なお、基板（９）を通して光触媒層に紫外光をも受光させる電池構成の場合には、基板（９）は紫外光をも通すものでなければならず、石英、「パイレックス（登録商標）」、「PYREX（登録商標）」という耐熱性低膨張ホウケイ酸ガラスなどが好ましい。
【００２１】
≪第１光触媒層（２）≫
負極層（１）に接して配置される第１光触媒層（２）は、紫外光を受けて励起し水が光酸化されるのを触媒するものである。より詳しくは、第１光触媒層（２）は、紫外光を受けて励起し価電子帯（valence band）の電子が伝導帯（conduction band）に励起されて第１励起電子となり、価電子帯は電子を1個失った状態即ち１価のホール（ｈ＋）を持った状態となるものである。
このような光触媒の素材としては、例えば、酸化チタン、酸化タングステン、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化鉄、酸化ビスマスなどの金属酸化物やＢｉＶＯ４などの複合金属酸化物、ＧａＮなどの金属窒化物、ＧａＰなどの金属リン化物、ＣｄＳなどの金属硫化物などが挙げられる。金属酸化物は結晶化していることが好ましい。
【００２２】
素材の形状は、特に問わないが、表面積を増やして受光面積を増やす目的から球状又はほぼ球状が好ましい。球状又はほぼ球状の場合、素材は粒子形状となるが、粒子径としては、例えば、1 μｍ〜０．２ｍｍくらいが適当である。
素材から光触媒層を形成する方法も特に問わないが、基板（９）上に素材を塗布法で形成することが安価で好ましい。塗布する場合、強度を問わなければ、素材粒子を適用な溶媒例えば、水、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、t-ブチルアルコールなどのアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、エーテルに分散させて懸濁液としてから基板（９）に塗布し、その後、乾燥させて溶媒を揮発させれば、後に光触媒層が形成される。強度を高めるには、無機又は有機バインダーを併用しても良い。
【００２３】
無機バインダーとしては、例えば、各種炭素材料やＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３が挙げられる。
有機バインダーとしては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド類、デンプン及びデンプン誘導体；カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースに代表されるセルロース誘導体；カゼイン；ゼラチン；ポリビニルアセテート系、酢酸ビニル−アクリル系、エチレン酢酸ビニル系、シリコーン系、フッ素系、ポリブタジエン系、スチレンブタジエン系、ＮＢＲ系、ポリ塩化ビニル系、塩素化ポリプロピレン系、ポリエチレン系、ポリスチレン系、塩化ビニリデン系、ポリスチレン−（メタ）アクリレート系、スチレン−無水マレイン酸系等の共重合体；シリコーン変性アクリル系、フッ素−アクリル系、アクリルシリコン系、エポキシ−アクリル系等の変性共重合体などが挙げられる。
【００２４】
素材から第１光触媒層を形成する方法は、価格（コスト）を問題にしなければ、真空蒸着、スパッタリング法などの真空薄膜形成法、いわゆる厚膜法（例えばメッキ法、ペーストを塗布し焼成する方法）などが挙げられる。また、直接に第１光触媒層を形成するのではなく、その前駆体の層を形成した後、酸化や焼成することにより、第１光触媒層を形成する方法もある。
第１光触媒層（２）の厚さは、一般には０.１〜２５μｍが適当であり、好ましくは１〜５μｍである。
【００２５】
≪有機色素層（３）≫
第１光触媒層（２）の一部又は全部及び負極層（１）の一部に接して配置された有機色素層（３）は、可視光を受けて励起する。より詳しくは、有機色素層（３）は、最高占有分子軌道（ＨＯＭＯ）と最低非占有分子軌道（ＬＵＭＯ）とを有し、それらのエネルギー差以上のエネルギーを含む可視光を受けて励起しＨＯＭＯに非占有軌道（空き軌道）、ＬＵＭＯに第２励起電子を生じ、この第２励起電子は負極層（１ａ）に進む。非占有軌道（空き軌道）には第１光触媒層からの第１励起電子の残部が流れ込み、当該残部は可視光を受けて励起されて再びＨＯＭＯに非占有軌道（空き軌道）、ＬＵＭＯに第２励起電子を生じ、この第２励起電子は負極層（１）に進む。以下、同様に色素層において「励起、流れ込み、進み」が繰り返されることで、第２励起電子の数は増大する。
【００２６】
この「励起、流れ込み、進み」が繰り返される現象をここでは「ブースト効果」と称する。これが本発明で起電力及び出力を高める要因と解釈している。何故ならば、第１光触媒層（２）を無くして有機色素層（３）だけを設けた負極部材を作成し光燃料電池を構成しても、水が酸化されないにもかかわらず、第１光触媒層（２）に有機色素層（３）を付加すると、電池の出力が電圧及び電流の両面で増加するので、ブースト効果と解釈している。
なお、有機色素は、水を酸化することはない、即ち、前記非占有軌道（空き軌道）ができたとき、そこがホール（ｈ＋）を持った状態となり、このホール（ｈ＋）が（式１）に従い水を酸化するということはないと考えている。
【００２７】
このような有機色素（３）の素材としては、例えば、有機色素（例えば、エオシン、ローダミン、メロシアニン、クマリン、シアニン、メロシアニン、アントシアニン、オキソノール、キサンテン、スクワリリウム、ポリメチン、リボフラビン、ペリレン）及び金属錯体色素（例えば、フタロシアニン錯体、ポルフィリン錯体）など挙げられる。また、色素増感型太陽電池に使用される有機色素（例えば、ペクセル・テクノロジーズ社製の商品名ＰＥＣ−ＴＯＭ−Ｐ０４）も使用可能である。更には、天然の花の色素も使用可能である。
有機色素層（３）は、有機色素を適当な溶媒に溶かし又は懸濁し、溶液又は懸濁液となし、これを第１光触媒層（２）の上に塗布し、乾燥させて溶媒を揮発させることで形成される。このとき、場合により、有機色素層（３）は、第１光触媒層（２）に浸み込み第1光触媒層（２）内に均一に分布する。この場合、図１では有機色素層（３）と第１光触媒層（２）とは区別して描かれているが、図１は概念図と理解されたい。
形成された後、有機色素層（３）は酸性水溶液（５）に晒されるので、有機色素は水に溶けないものが好ましい。
ブースト効果を得るためには、第１光触媒層（２）の光触媒と有機色素層（３）の色素との量比は、前者１モル当たり後者０.１ミリモル〜５０ミリモル、好ましくは１ミリモル〜１０ミリモルが適当である。
【００２８】
≪第２光触媒層（５）≫
正極層（４）に接して配置される第２光触媒層（５）は、紫外光を受けて励起し酸性水溶液（６）に含まれるプロトンの存在下で外部回路（８）を通じて供給される電子によって酸素が光還元されるのを触媒するものである。より詳しくは、第２光触媒層（５）がそのバンドギャップ以上のエネルギーを含む紫外光を受けて励起し（式２）に従って酸性水溶液に含まれるプロトン（Ｈ＋）及び酸素（Ｏ２)の存在下で外部回路（８）を通じて供給される電子（ｅ−）によって酸素（Ｏ２)が光還元されるのを触媒するものである。
４Ｈ＋ + ４ｅ− + Ｏ２ → ２Ｈ２Ｏ       (式２)
ここをもう少し詳しく説明すると、第２光触媒層（５）は、紫外光を受けて励起即ち価電子帯（valence band）の電子が励起されて伝導帯（conduction band）へ移って第３励起電子となる。電子を失った価電子帯は、１価のホール（ｈ＋）を持った状態となり、このホール（ｈ＋）が外部回路（８）を通じて負極から供給される電子（ｅ−）と再結合して消滅する。そして、第３励起電子は強い還元力を持ち（式２）の左辺の（４ｅ−）となり酸素を還元する。
【００２９】
このような第２光触媒の素材としては、例えば、オキシ塩化ビスマス（ＢｉＯＣｌ）、酸化チタン、酸化タングステン、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化鉄、酸化ビスマスなどの金属酸化物やＢｉＶＯ４などの複合金属酸化物、ＧａＮなどの金属窒化物、ＧａＰなどの金属リン化物、ＣｄＳなどの金属硫化物、及びナノ粒子担持ｎ型半導体、例えばＰｔ−ＴｉＯ２、Ａｇ−ＴｉＯ２、及び各種ｐ型半導体、例えばＢｉＯＣｌ、ＣａＦｅ２Ｏ４、ＺｎＭｎ２Ｏ４、ＩｎＰ 、ＡｇＧａＳ２の少なくともいずれかを含むものなどが挙げられる。金属酸化物は結晶化していることが好ましい。
【００３０】
第２光触媒［例えば、オキシ塩化ビスマス（ＢｉＯＣｌ）］には、バンドギャップ間準位が欠陥準位又は不純物準位があっても良い。第２光触媒がバンドギャップ間準位を有する場合には、もう一つの反応ルートが生じる。バンドギャップ間準位は、価電子帯と伝導帯の間にあり、価電子帯からバンドギャップ間準位へ電子が励起されるルートが生まれる。この価電子帯⇒バンドギャップ間準位のバンドギャップは可視光のエネルギーに相当し、もし、第２光触媒層が受光する光が太陽光のように紫外光に加えて可視光をも含む場合には、可視光を受けて励起即ち価電子帯の電子がバンドギャップ間準位へ励起される。そして、励起された電子（第４励起電子）は（式２）の左辺の（４ｅ−）の一部となるのである。一方、電子を失った価電子帯は、１価のホール（ｈ＋）を持った状態となり、このホール（ｈ＋）は外部回路（８）を通じて負極から供給される電子（ｅ−）と再結合して消滅する。そして、第４励起電子は強い還元力を持ち（式２）の左辺の（４ｅ−）となるのである。
欠陥準位の「欠陥」としては、例えば、第２光触媒が無機酸化物（例えば、酸化チタン、酸化タングステン、オキシハロゲン化金属など）の場合は酸素欠陥である。不純物準位とはここでは主に欠陥準位を指している。
【００３１】
≪酸性水溶液（６）≫
酸性水溶液（５）は、第１光触媒層、有機色素及び第２光触媒層の３点全部に接している。酸性水溶液（６）は、プロトン（Ｈ＋）即ち水素イオンの受け皿であり、供給源である。
酸性水溶液（６）は、第一には、例えば塩酸、硫酸、硝酸、 リン酸、炭酸、フッ酸、ホウ酸、シュウ酸、クエン酸、アスコルビン酸などの水溶液が用いられる。これらに限られることはなく、例えば、酸性塩を水に溶かして得られ得る水溶液を用いることもできる。酸性塩としては、例えば、ＮａＨＣＯ３、ＫＨＳＯ４、 Ｎａ２ＨＰＯ４、ＮａＨ２ＰＯ４などが挙げられる。酸性水溶液（６）のｐＨは、５以下が適当であり、好ましくは１〜４である。
【００３２】
酸性水溶液（６）は、（式１）により負極側で生まれたプロトン（Ｈ＋、水素イオン）を正極側で（式２）により消費されるプロトン（Ｈ＋、水素イオン）へと移動させる媒体でもある。従って、酸性水溶液（６）は液状であることが好ましいが、外観上は液体でなくとも、プロトン（Ｈ＋、水素イオン）の移動が可能であり、負極側で発生した酸素の排除又は放出が可能で、かつ、酸素を含み得、正極側の第２光触媒付近に酸素を供給できれば、多孔質の固体又は半固体媒体中に存在する形の酸性水溶液（６）でも良い。このような外観でも本発明及び請求項に記載された発明の範疇である。多孔質を使えば、何かの事故で酸性水溶液（６）が外部に漏洩する危険性が小さくなる。
【００３３】
酸性水溶液（６）は、万一の短絡即ち電子が外部回路（７）を経由せず、負極層（１）から直接に正極層（４）に移動することを防ぐために間に隔壁（８）を設けることが好ましい。もっとも、水溶液中を電子が移動することは通常は起きない。隔壁（８）により、酸性水溶液（６）は、負極層側と正極層側に大きく二分される。しかし、上述の通り、（式１）により負極側で生まれたプロトン（Ｈ＋、水素イオン）を正極側で（式２）により消費されるプロトン（Ｈ＋、水素イオン）へと移動させる必要があるので、隔壁（９）を設ける場合には、隔壁（９）は電子絶縁性のプロトン（Ｈ＋）透過膜（９）であることが好ましい。
【００３４】
酸性水溶液（６）は、液体なので当然に適当な容器（１０）に入れて保持する。容器（１０）はガラス製でもプラスチック製その他でも良い。光触媒に光を当てるため、容器（１０）は透明であることが好ましい。不透明な容器の場合、適当な個所に透明材料で作られた窓（１１）を設けることが好ましい。窓（１１）の材料は、特に負極層（１）側では紫外光も可視光も透過するものが好ましい。正極層（４）側では、紫外光及び好ましくは可視光を透過する材料が好ましい。そのような材料は、例えば、石英、そのほか商標名「パイレックスPYREX」という耐熱性低膨張ホウケイ酸ガラスが挙げられる。
【００３５】
外部回路（７）は、本発明の必須条件ではなく、説明の都合で引用したが、本発明の電池を利用する場合には有用であり、一般的な導体例えば銅線、アルミニウム線、銀線、金線などが使用される。
外部回路（７）の途中には負荷（１２）例えば、電球、モーター、抵抗器、LED、ブザーを設け、本発明の電池としての機能を働かせる。
以上、本光燃料電池は、従来の光燃料電池（特許文献２、３）の特徴である、
(a)二酸化炭素を発生させることがない。
(b)水素や化石燃料由来の燃料（例えば、メタノール、天然ガス等）を使用しない。
(c)原理的にクリーンで、安全である。
などの特徴に加えて、ブースト効果により起電力及び出力がより高いという特徴を有する。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明の実施例について説明する。
＜実施例１＞
≪第１光触媒層（２）の作成≫
まず、二酸化チタンナノ粒子（商品名：AEROXIDE TiO2 Ｐ２５（以下、Ｐ２５と略称することがある）、一次粒子径は約２１ｎｍ、アナターゼ型が８割ほどでルチル型を含む、日本アエロジル株式会社製） １００ｍｇにｔ-ブチルアルコール１ｍＬを加えた。更に増粘剤としてエチレングリコール０．０５ｍＬを加えた。得られた溶液に二酸化チタン粒子分散のため超音波処理(４３０Ｗ、３８ｋＨｚ)を１０分間行なうことで粒子を粉砕させ、二酸化チタンペーストを作製した。一次粒子径は変わらないが、二次、三次的に凝集した二酸化チタンが有意にほぐれて分散されたことを電子顕微鏡で確認した。
【００３７】
別途、負極Anode層（１）としてのＩＴＯ被膜（インジウム-スズ酸化物、厚さ０．１２〜０．１６μｍ、シート抵抗８〜１２Ω□）が形成されたガラス基板（２．５ｃｍ×２．５ｃｍ×厚さ１．１ｍｍ、アルドリッチAldrich社製品、製品番号Ｎｏ．７０３１９２）を用意した。このＩＴＯ被膜付きガラス基板は、詳しく説明すると、ＩＴＯ被膜（１）／基板（９）の２部材からなり、基板（９）は、商標名「パイレックスPYREX」という耐熱性低膨張ホウケイ酸ガラスで出来ている。このガラスは波長３００ｎｍ以上の紫外光及び可視光を透過する。
二酸化チタンペーストを負極層上に塗布し均一に広げて室温下で乾燥させた。得られた乾燥二酸化チタン層（第１光触媒層）の周囲をナイフで削って、矩形(１．０ｃｍ×１．３ｃｍ)とし受光面積を１．３ｃｍ２  とした。次に１００℃で１８時間乾燥させ、その後３００℃で３０分間焼成することで第１光触媒層（２）を作成した。第１光触媒層（２）の厚さは約２μｍ、重量は０．４mgである。
【００３８】
≪有機色素層（３）の作成≫
ローズヒップ＆ハイビスカスフラワーハーブ（ドイツ国ポンパドール社製、品番Ｎｏ．１５１９−８８）１．０ｇにエタノール１０ｍＬを加えた。室温で２４時間静置し、その後、吸引ろ過を行なうことで色素-エタノール抽出液が得られた。
この色素-エタノール抽出液を更にエタノールで１０分の１に希釈し、紫外可視吸収スペクトルを測定した。２８２ｎｍ、４５２ｎｍ及び５５３ｎｍに主な吸収を示すことが確認された。この結果を図３に示す。
この色素-エタノール抽出液０．１２ｍＬを上記第１光触媒層（２）の上に滴下した後、自然乾燥させることで、有機色素層（３）を形成させた。このとき、有機色素層（３）は、第１光触媒層（２）に浸み込み第1光触媒層（２）内に均一に分布している。形成された有機色素層（３）の全体量は１６ナノモルである。
こうして、図１に示す、基板（９）上に順に負極層（１）、第１光触媒層（２）、有機色素層（３）が形成された負極部材が得られた。なお、図１では有機色素層（３）と第１光触媒層（２）とは区別して描かれているが、図１は概念図と理解されたい。
【００３９】
≪第２光触媒層（５）の作成≫
まず硝酸ビスマス五水和物粉末［Ｂｉ（ＮＯ３）３・５Ｈ２Ｏ］２．０ｇに、水６３．５ｍＬを加えた。得られた液に粉末破砕のために１０分間の超音波処理(４３０Ｗ、３８ｋＨｚ)を行い、その後、マグネチックスターラーを用いて２時間撹拌を行ない、続いて吸引ろ過を行なった。得られた固形物をエタノールで洗浄し、１００ ℃で１８時間乾燥させ、オキシ塩化ビスマス粉末（以下、「ＢｉＯＣl」と略称する、粒径１１５ｎｍ)が得られた。
得られた粉末１００ｍｇをバイアル管に移し、水１．０ｍＬを加えた。粉末の破砕のために栓をしたバイアル管の下半分を水に浸した状態で超音波処理(４３０Ｗ、３８ｋＨｚ) を１０分間行ない、ＢｉＯＣｌ分散液を得た。
別途、正極Cathode層（４）として負極層と同じＩＴＯ被膜（４）付きガラス基板を用意した。
【００４０】
ＢｉＯＣl分散液を正極層（４）上に塗布し均一に広げて室温で乾燥させた。得られた乾燥ＢｉＯＣl層（第２光触媒層）の周囲をナイフで削って、矩形(１．０ｃｍ×１．３ｃｍ)とし受光面積を１．３ｃｍ２とした。その後１００℃で１８時間乾燥後、３００℃で３０分間焼成することで第２光触媒層（５）を作成した。第２光触媒層（５）の厚さは約１μｍ、重量は０．６mgである。
こうして、図１に示す基板（９）上に順に正極層（４）、第２光触媒層（５）が形成された正極部材が得られた。
【００４１】
≪光燃料電池の作製≫
両側に石英窓（１１）が付いた円筒型耐熱ガラス容器（１０）を用意し、図１に示すような構成の電池を作成した。容器（１０）は、内径４７ｍｍ、長さ９０ｍｍの円筒形をしており、横置きである。容器（１０）のガラスの厚さは2ｍｍである。このガラスは紫外光を透過しない。それに対し、石英窓（１１）は紫外光も可視光も透過する。
図１は、横置き円筒の側面方向から、その円筒を円の中心を通る垂直な面で切断した断面端面を見た概念図である。寸法は正確ではなく、構成を理解し易いようにデフォルメしてある。
容器（１０）内は円筒の長さ方向の中心で電子絶縁性のプロトン（Ｈ＋）透過膜（８）で仕切られており、透過膜（８）は容器（１０）内を負極側セルと正極側セルに大きく二分している。透過膜（８）は、ここではナフィオン被膜（米国デュポン社商標、品番ＮＲ２１２、厚さ５０μｍ、＞ ９．２ × １０−４当量ｇ−１）を使用した。ナフィオンは、スルホ化されたテトラフルオロエチレンを基にしたフッ素系共重合体でイオン伝導性を持つ高分子である。
【００４２】
容器（１０）は、横置き円筒の左右２つの底面に当たる部分に開口部があり、その開口部をゴムパッキン（不図示）を介して厚さ３ｍｍの石英窓（１１）で密閉してある。石英窓（１１）は紫外光も可視光も透過する。
負極側セル及び正極側セルには、各４０ｍＬの塩酸（６）が入っている。塩酸（６）は、濃度がｐＨ２であり、請求項の発明でいう酸性水溶液に当たる。
負極側には、石英窓（１１）に平行に負極部材が吊り下げられている。負極部材は上記の通り有機色素層（３）／第１光触媒層（２）／負極層（１）／基板（９）から構成されている。負極部材の向きは、有機色素層（３）が石英窓（１１）に面する向きである。
【００４３】
正極側には、同じく石英窓（１１）に平行に正極部材が吊り下げられている。正極部材は上記の通り、第２光触媒層（５）／正極層（４）／基板（９）から構成されている。このとき、ここでは正極部材の向きを好ましい向きにしてある。即ち、正極部材の向きは、負極部材とは逆で基板（９）が石英窓（１１）に面する向きである。以前に色素層のない電池で実験したが、逆向き（即ち、第２光触媒層（５）が石英窓（１１）に面する向き）にすると、起電力が低下した。正極層（４）と第２光触媒層（５）との接触面で正極層（４）にある電子（負極から流れてきたもの）と第２光触媒層（５）にあるホール（光励起の際に後に残されたもの）とが結合すると思われる。逆向きでは、第２光触媒層（５）を通して光が接触面に当たることになり、そのため光は第２光触媒層（５）で一部反射され、一部吸収され、一部が透過して接触面に当たることになり、接触面に当たる光が弱くなる。
【００４４】
＜実施例２＞
実施例２は、実施例１と有機色素が異なるだけで、その他は実施例１と同じであるので、説明はそれだけにする。
≪有機色素層の作成≫
有機色素として、ペクセル・テクノロジーズ社製の商品名ＰＥＣ−ＴＯＭ−Ｐ０４（溶液状態）を用意し、これをエタノールで３３倍に希釈し、紫外可視吸収スペクトルを測定した。この色素は、２７４ｎｍ、４２０ｎｍに吸収を示すことがわかった。この結果を図４に示す。
こうして、基板（９）上に順に負極層（１）、第１光触媒層（２）、有機色素層（３）が形成された第２負極部材が完成した。第１光触媒層（２）の厚さは約２．１μｍ、重量は０．４ mgである。このとき、有機色素層（３）は、第１光触媒層（２）に浸み込み第1光触媒層（２）内に均一に分布している。形成された有機色素層（３）の全体量は３６ナノモルである。
≪光燃料電池の作製≫
実施例１と同様に光燃料電池を作製した。但し、負極部材は上記第２負極部材を使用した。
【００４５】
＜比較例＞
有機色素層を形成しない他は、実施例１と同様にして、光燃料電池を作製した。
【００４６】
＜発電性能の評価１＞
まず、太陽光の代わりに、５００Ｗクセノンショートアーク灯（ウシオ電機社製、電球：ＵＸＬ−５００SＸ、ランプハウス：ＳＸ−ＵＩＤ５０２ＸＡＭ）を用意した。このアーク灯から出る光のスペクトル分布を図５に示す。なお、この図は、同社のカタログから引用した。
https://www.ushio.co.jp/jp/products/product_file/file/1022_opm_laboratory.pdf
このスペクトル分布からこのアーク灯から出る光には、紫外線と可視光が含まれていることが分かる。
アーク灯から出る光は、石英ガラスファイバー（不図示）で２つに分けて、光燃料電池の両側の石英窓（１１）近くに誘導し、そこから、石英窓（１１）経由で負極部材、正極部材に向けて照射される。照射された光の強度は、各部材の位置でそれぞれ８ｍＷｃｍ−２だった。
【００４７】
次に実施例１の光燃料電池に外部回路（７）として銅線（７）で負極層（１）と正極層（４）とをつなぎ、途中に負荷（１２）として、図２に示す通り、電圧計（Ａ）及び電流計（Ａ）を並列に取り付けた。更に電流計（Ａ）の横に直列に可変抵抗器（０．３〜５００ｋΩ）を取り付けた。図２において、電池を示すマークは、光燃料電池を意味する。
ここで、断りがある。第１光触媒層は水が光酸化されるのを触媒し酸素を発生させる。従って、光酸化反応を速めるには、発生する酸素を積極的に排除することが好ましく、ここでは、図１には図示していないが、第１光触媒層の近くで窒素ガスを１００ｍＬ／分の速度で１時間バブリングした。同じく、第２光触媒層は酸素が光還元されるのを触媒する。従って、光還元反応を進めるため、自然に入る溶存酸素に頼らずに、酸素を積極的に供給することが好ましく、ここでは、図１には図示していないが、第２光触媒層の近くで酸素ガスを１００ｍＬ／分の速度で１時間バブリングした。
これらのバブリングは、この後の光照射による電流−電圧(ｉ―Ｖ)特性を測定するときも同じ流速で継続した。
【００４８】
その上で、上記アーク灯を発光させ、光燃料電池に両側から光照射を行なった。このとき、図２に示す可変抵抗器の抵抗を大から小へ、小から大へと変化させて行き、電圧及び電流値をモニターすることで、電流−電圧(ｉ―Ｖ)特性を測定した。得られた発電成績を下記表１及び図６に示す。
【００４９】
＜発電性能の評価２＞
実施例１（有機色素がフラワー）の代わりに実施例２（有機色素がＰＥＣ−ＴＯＭ−Ｐ０４）の光燃料電池を用い、同様に電流−電圧(ｉ―Ｖ)特性を測定した。得られた発電成績を下記表１及び図７に示す。
＜発電性能の評価３＞
実施例１（有機色素がフラワー）の代わりに比較例（有機色素層なし）の光燃料電池を用い、同様に電流−電圧(ｉ―Ｖ)特性を測定した。得られた発電成績を下記表１及び図６、図７に示す。
【表１】
2019209259.tif 000003
表１の結果から、実施例１、２の光燃料電池では、比較例のそれ（有機色素層なし）に比べ、電流値の増加及び起電力である開放電圧の増加が見られ、それらに伴い最大出力が向上するなど電池としての発電性能が格段に向上していることが分かる。
【００５０】
また、別の実験で、有機色素層だけでは、水を酸化することが無かったことから、表１の結果は、上記のブースト効果によるものと解釈している。
なお、本発明の技術的範囲とりわけ特許請求の範囲に記載された本発明の技術的範囲は、上記実施例に限定されるものではなく、上記実施例は本発明の理解を助けるためのもの及び特許法第３６条第４項第１号の要件を満たすために記載されたものの一部であると理解するべきである。
【符号の説明】
【００５１】
１・・・・・・負極層
２・・・・・・第１光触媒層
３・・・・・・有機色素層
４・・・・・・正極層
５・・・・・・第２光触媒層
６・・・・・・酸性水溶液
７・・・・・・外部回路（銅線）
８・・・・・・電子絶縁性のプロトン（Ｈ＋）透過膜（隔壁）
９・・・・・・基板（PYREX）
１０・・・・・容器
１１・・・・・石英窓
１２・・・・・負荷
【図１】
2019209259.tif 000004
【図２】
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【図３】
2019209259.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
2019209259.tif 000009
【図７】
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