(57)【要約】      （修正有）【課題】農産または畜産を行いながら、環境に優しいエネルギー生産が可能な光触媒パネル架台、営農型の水素生成方法及び畜産型の水素生成方法を提供する。【解決手段】光触媒パネル架台１は、太陽光の照射により水を水素と酸素に分解する反応を触媒する光触媒パネル２と、光触媒パネルを取付け可能かつ地表面から一定の高さに支持する支持架台３を有している。人が立って作業できる程の光触媒パネルを取付け高さにすれば、光触媒パネルの下側及び周辺の地表面で植物を育成する作業を容易に行える空間、植物育成領域４を形成することができる。【選択図】図１
2017019680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パネル状に構成され、太陽光の照射により水を水素と酸素に分解する反応を触媒する光触媒パネルと、
該光触媒パネルを取付け可能かつ地表面から一定の高さに支持すると共に、前記光触媒パネルが取り付けられる高さ位置と地表面との間に、農産または畜産を行う空間を形成する支持部とを備える
光触媒パネル架台。
【請求項２】
前記光触媒パネルは可視光線の照射により水を水素と酸素に分解する反応を触媒可能である
請求項１に記載の光触媒パネル架台。
【請求項３】
前記光触媒パネルはニオブ系窒化物触媒で形成された
請求項１または請求項２に記載の光触媒パネル架台。
【請求項４】
太陽光の照射により水を水素と酸素に分解する反応を触媒する光触媒パネルを地表面から一定の高さに取付け、前記光触媒パネルが取り付けられる高さ位置と地表面との間の植物育成領域に同光触媒パネルに照射しない光を充てて植物を育成する工程と、
前記光触媒パネルに太陽光を照射して水素を生成する水素生成工程とを備える
営農型の水素生成方法。
【請求項５】
太陽光の照射により水を水素と酸素に分解する反応を触媒する光触媒パネルを地表面から一定の高さに取付け、前記光触媒パネルが取り付けられる高さ位置と地表面との間の畜産領域で家畜を飼育する工程と、
前記光触媒パネルに太陽光を照射して水素を生成する水素生成工程とを備える
畜産型の水素生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光触媒パネル架台、営農型の水素生成方法及び畜産型の水素生成方法に関する。詳しくは、農産または畜産を行いながら、環境に優しいエネルギー生産が可能な光触媒パネル架台、営農型の水素生成方法及び畜産型の水素生成方法に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、石油以外のエネルギー源として水素エネルギーが注目を集めている。水素は燃料電池の燃料にして発電や給湯したり、燃料電池車に供給したりして利用される。化石燃料からの改質、電力による水の電気分解、光触媒や高温ガス炉による水の分解等の方法により水素は生産される。
【０００３】
水素の製造工程で化石燃料を消費しない場合、水素単体の燃焼時には二酸化炭素が排出されないことから、環境に負担の少ないエネルギー源となる。水素利用は大規模発電だけでなく、家庭用の燃料電池への普及も期待されている。
【０００４】
一方、農産や畜産といった産業が日本では古くより営まれている。近年では、休耕地や中山間地の田畑が荒廃する問題が生じているが、これらの土地を活用しつつ産業を継続させる取り組みがなされている。
【０００５】
例えば、農地の上に架台を設けて、架台上に太陽電池を設置し、発電をしながら架台の下及び周辺の土地で農業を行う営農型発電が存在する。太陽電池による再生可能なエネルギーを利用しつつ、農地で作物を栽培するものである。
【０００６】
ここで、例えば、特許文献１に記載された農作物栽培方法では、格子空間を設けたネット状体の上面に太陽電池を配置した構造体が採用されている。本方法では、太陽光をネット状体で遮光して、日射光量の多い地域でも農業を可能とし、かつ、得られた電力を灌水等に利用するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２５６６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の農作物栽培方法をはじめ、水素の生成と、農産または畜産とを組み合わせた方法は存在しない。
【０００９】
燃料電池車の普及をはじめ、今後のエネルギー源としての活用が期待される水素には、より広範囲な生成システムや、水素を貯蔵する水素ステーションの設置が必要となる。しかし、水素の生成源やインフラ整備は未だ発展途上の段階にある。
【００１０】
また、農産または畜産では、産業を活性化させ、荒廃地を減らす取り組みが求められるが、現実的には土地の充分な活用がなされているとは言い難い状況にある。
【００１１】
本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであり、農産または畜産を行いながら、環境に優しいエネルギー生産が可能な光触媒パネル架台、営農型の水素生成方法及び畜産型の水素生成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明の光触媒パネル架台は、パネル状に構成され、太陽光の照射により水を水素と酸素に分解する反応を触媒する光触媒パネルと、該光触媒パネルを取付け可能かつ地表面から一定の高さに支持すると共に、前記光触媒パネルが取り付けられる高さ位置と地表面との間に、農産または畜産を行う空間を形成する支持部とを備える。
【００１３】
ここで、太陽光の照射により水を水素と酸素に分解する反応を触媒する光触媒パネルによって水素の生成が可能となる。また、化石燃料を用いずに水素を生成できるため、環境に負担の少ないものとなる。なお、光触媒パネルは、水素を生成する反応の触媒を意味し、一段階励起型や、Ｚスキーム型、色素増感型等の種々の原理で水素を生成するものであってよい。
【００１４】
また、光触媒パネルがパネル状に構成されたことによって、太陽光を充分に広い面積で受けることが可能となり、水素の生成効率を向上させることができる。また、設置や保守の際に取扱い性に優れるものとなる。
【００１５】
また、光触媒パネルを取付け可能かつ地表面から一定の高さに支持する支持部によって、光触媒パネルを地表面から一定の高さの位置に設置可能となる。
【００１６】
また、光触媒パネルを取付け可能かつ地表面から一定の高さに支持すると共に、光触媒パネルが取り付けられる高さ位置と地表面との間に、農産または畜産を行う空間を形成する支持部によって、水素の生成と、農産または畜産を両立させることが可能となる。
【００１７】
また、光触媒パネルが可視光線の照射により水を水素と酸素に分解する反応を触媒可能である場合には、太陽光の中で最もエネルギー量が多い可視光線に反応するものとなり、より一層水素の生成効率を高めることができる。
【００１８】
また、光触媒パネルがニオブ系窒化物触媒で形成された場合には、光触媒パネルをより一層製造しやすいものとなる。即ち、例えば、従来の太陽電池の材料となるシリコンに比べてニオブの資源量が豊富なため、光触媒パネルの大量な製造が可能であり、製造コストも抑えることができる。
【００１９】
また、上記の目的を達成するために、本発明の営農型の水素生成方法は、太陽光の照射により水を水素と酸素に分解する反応を触媒する光触媒パネルを地表面から一定の高さに取付け、前記光触媒パネルが取り付けられる高さ位置と地表面との間の植物育成領域に同光触媒パネルに照射しない光を充てて植物を育成する工程と、前記光触媒パネルに太陽光を照射して水素を生成する水素生成工程とを備える。
【００２０】
ここで、太陽光の照射により水を水素と酸素に分解する反応を触媒する光触媒パネルを地表面から一定の高さに取付けることによって、光触媒パネルと地表面との間に空間を形成するものとなる。即ち、例えば、人が立って作業できる程の高さにすれば、光触媒パネルの下側及び周辺の地表面で植物を育成する作業を容易に行える空間とすることができる。
【００２１】
また、光触媒パネルが取り付けられる高さ位置と地表面との間の植物育成領域に光触媒パネルに照射しない光を充てて植物を育成する工程によって、水素の生成と農産を両立させることが可能となる。即ち、設置された光触媒パネル同士の間から照射した太陽光が植物にあたり、植物を育成することが可能となる。
【００２２】
また、光触媒パネルに太陽光を照射して水素を生成する水素生成工程によって、水素の生成と農産を両立させることができる。
【００２３】
また、上記の目的を達成するために、本発明の畜産型の水素生成方法は、太陽光の照射により水を水素と酸素に分解する反応を触媒する光触媒パネルを地表面から一定の高さに取付け、前記光触媒パネルが取り付けられる高さ位置と地表面との間の畜産領域で家畜を飼育する工程と、前記光触媒パネルに太陽光を照射して水素を生成する水素生成工程とを備える。
【００２４】
ここで、太陽光の照射により水を水素と酸素に分解する反応を触媒する光触媒パネルを地表面から一定の高さに取付けることによって、光触媒パネルと地表面との間に空間を形成するものとなる。即ち、例えば、人が立って作業できる程の高さにすれば、光触媒パネルの下側及び周辺の地表面で家畜を飼育する作業を容易に行える空間とすることができる。
【００２５】
また、光触媒パネルが取り付けられる高さ位置と地表面との間の畜産領域で家畜を飼育する工程と、光触媒パネルに太陽光を照射して水素を生成する水素生成工程によって、水素の生成と畜産を両立させることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る光触媒パネル架台は、農産または畜産を行いながら、環境に優しいエネルギー生産が可能なものとなっている。
また、本発明に係る営農型の水素生成方法は、農産を行いながら、環境に優しいエネルギー生産が可能なものとなっている。
また、本発明に係る畜産型の水素生成方法は、畜産を行いながら、環境に優しいエネルギー生産が可能なものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す概略図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す概略図である。
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
図１は、本発明の第１の実施の形態を示す概略図である。なお、以下に示す構造は本発明の一例であり、本発明の内容はこれに限定されるものではない。
【００２９】
図１には、本発明の第１の実施の形態である農産と水素生成を両立させる光触媒パネル架台の設置構造を示している。
【００３０】
図１に示すように、光触媒パネル架台１は、光触媒パネル２と、支持架台３を有している。また、光触媒パネル架台１の下には植物育成領域４が形成されている。
【００３１】
光触媒パネル２は、太陽光の照射により水を水素と酸素に分解するニオブ系窒化物触媒で形成されている。また、光触媒パネル２は、太陽光の可視光線に対して触媒反応を示すものとなっている。
【００３２】
また、光触媒パネル２は、パネル状に構成され、支持架台３に対して複数枚の光触媒パネル２が取り付け可能となっている。
【００３３】
支持架台３は、地表面に設けられた支柱部５と、支柱部５同士を繋ぐ縦桟６と、縦桟６同士を繋ぐ横桟７で構成されている。支柱部５の上端は地表面から約２〜３ｍの高さ位置にあり、植物育成領域４において作業者８が作業するための高さが充分に確保されたものとなっている。
【００３４】
また、横桟７には、取付け部材（図示せず）を介して光触媒パネル２が取り付けられている。光触媒パネル２は、太陽光が照射されやすいように、水平面に対してやや傾斜させた状態で横桟７に固定されている。
【００３５】
また、同一の横桟７では、隣接する光触媒パネル２同士の間には隙間が設けられている。また、隣接する横桟７同士も一定の距離を開けて配置されている。そのため、図１の矢印Ｘで示す方向において、隣接する光触媒パネル２同士の間に隙間が形成されたものとなる。
【００３６】
光触媒パネル架台１に照射した太陽光は一部が光触媒パネル２に当たり水素を生成する反応に利用される。また、太陽光の一部は、隣接する光触媒パネル２同士の間の隙間から植物育成領域４に当たり、植物９の育成に利用されるものとなる。
【００３７】
光触媒パネル架台１の周辺には、水素を利用可能な燃料電池（図示せず）を設置することができる。光触媒パネル２と燃料電池を接続し、これにより、水素の生成だけでなく、発電による電気を農業に利用可能となる。例えば、耕作機械や灌水装置、照明等に電気を利用しうる。
【００３８】
また、光触媒パネル架台１の周辺には、水素の貯蔵タンクや、燃料電池車用の水素充填スタンドを設けることができる。これにより光触媒パネル２の触媒反応により生成した水素を効率良く利用することが可能となる。
【００３９】
ここで、必ずしも、光触媒パネル２がニオブ系窒化物触媒で形成される必要はない。但し、水素の生成に可視光線を利用可能となる点や、光触媒パネル２を製造する際の原料調達が容易になる点から、光触媒パネル２がニオブ系窒化物触媒で形成されることが好ましい。
【００４０】
また、必ずしも、支持架台３が、支柱部５と縦桟６及び横桟７で構成される必要はなく、地表面から一定の高さ位置に光触媒パネル２と取付け可能であれば充分である。例えば、桝状に一体的に形成された架台を複数並べて支持架台として使用することもできる。
【００４１】
また、必ずしも、支柱部５の上端は地表面から約２〜３ｍの高さ位置にある必要はなく、使用目的や、育成する植物の種類等に応じて支柱部５の高さを変更することができる。但し、光触媒パネル架台１の下での作業がしやすくなる点や、支柱部５同士の間の側面に相当する位置からの植物育成領域４への太陽光の照射が確保しやすくなる点から、支柱部５の上端は地表面から約２〜３ｍの高さ位置にあることが好ましい。
【００４２】
また、必ずしも、光触媒パネル２が水平面に対してやや傾斜させた状態で横桟７に固定される必要はない。但し、太陽光の照射効率が向上する点から、パネルは水平面に対してやや傾斜させることが好ましい。また、取付け箇所を駆動可能な構造として、パネルの傾斜角度が調整できるものとすることが更に好ましい。
【００４３】
以上のように、図１に示すような光触媒パネル架台１を設けることで、地表面で農業を行いながら、光触媒パネル２での水素の生成を行うことが可能となる。
【００４４】
光触媒パネル２の１つずつの水素生成量が少なくても、農地上であれば充分な光触媒パネル２の面積を確保することも可能であるため、現実的に利用可能な量の水素エネルギーを得ることができる。
【００４５】
また、農業の現場において、水素で発電して得た電気を利用することで、従来必要であった石油や電気を代替でき、環境への負荷や、エネルギーコストを削減することが可能となる。
【００４６】
図２は、本発明の第２の実施の形態を示す概略図である。
【００４７】
図２には、本発明の第２の実施の形態である畜産と水素生成を両立させる光触媒パネル架台の設置構造を示している。
【００４８】
図２に示すように、光触媒パネル架台１０は、光触媒パネル２と、支柱部１１と、支持板１２を有している。また、光触媒パネル架台１０の下には家畜飼育領域１３が形成されている。
【００４９】
光触媒パネル２は、図１の構造と同様に、太陽光の照射により水を水素と酸素に分解するニオブ系窒化物触媒で形成されている。また、光触媒パネル２は、太陽光の可視光線に対して触媒反応を示すものとなっている。
【００５０】
また、光触媒パネル２は、パネル状に構成され、複数の支柱部１１の上部に光触媒パネル２が取り付け可能となっている。また、複数の光触媒パネル２は光触媒パネル架台１０における屋根の枠割も果たし、内部の家畜飼育領域１３に雨等が降りこまないように光触媒パネル２が敷き詰められている。
【００５１】
支柱部１１は長さが１ｍ〜４ｍ程の範囲で複数の長さが存在し、光触媒パネル２が傾斜して並べることが可能なように、長さを揃えて地表面に配置されている。
【００５２】
また、支柱部１１同士の間で、光触媒パネル架台１０の側面１４に該当する部分には支持板１２が取り付けられている。支持板１２は、家畜飼育領域１３で飼育する家畜１５を囲う外壁の役割を果たしている。また、支持板１２は光触媒パネル２を支える支柱部１１を補強する役割も果たしている。
【００５３】
光触媒パネル架台１０の周辺には、水素を利用可能な燃料電池（図示せず）を設置することができる。光触媒パネル２と燃料電池を接続し、これにより、水素の生成だけでなく、発電による電気を家畜の飼育に利用可能となる。例えば、電気柵や照明等に電気を利用しうる。
【００５４】
また、光触媒パネル架台１０の周辺には、水素の貯蔵タンクや、燃料電池車用の水素充填スタンドを設けることができる。これにより光触媒パネル２の触媒反応により生成した水素を効率良く利用することが可能となる。
【００５５】
ここで、必ずしも、複数の光触媒パネル２は光触媒パネル架台１０における屋根の枠割も果たすように敷き詰められる必要はない。例えば、図１に示すように、隣接する光触媒パネル同士の間に隙間が形成される構成も採用しうる。但し、雨風から家畜をしっかり保護でき、かつ、外部から鳥の糞が入ることを防ぎ、鳥インフルエンザを回避できる点から、複数の光触媒パネル２は光触媒パネル架台１０における屋根の枠割も果たすように敷き詰められることが好ましい。
【００５６】
また、必ずしも、光触媒パネル架台１０の側面１４に該当する部分に支持板１２が取り付けられる必要はなく、家畜１５が外部に逃げ出さない構造となっていれば充分である。例えば、外壁でなく、簡易な柵で囲むような構造であってもよい。
【００５７】
以上のように、図２に示すような光触媒パネル架台１０を設けることで、地表面で家畜を飼育しながら、光触媒パネル２での水素の生成を行うことが可能となる。
【００５８】
光触媒パネル２の１つずつの水素生成が少なくても、家畜の飼育領域上であれば充分な光触媒パネル２の面積を確保することも可能であるため、現実的に利用可能な量の水素エネルギーを得ることができる。
【００５９】
また、畜産の現場において、水素で発電して得た電気を利用することで、従来必要であった石油や電気を代替でき、環境への負荷や、エネルギーコストを削減することが可能となる。
【００６０】
以上のように、本発明の光触媒パネル架台は、農産または畜産を行いながら、環境に優しいエネルギー生産が可能なものとなっている。
また、本発明の営農型の水素生成方法は、農産を行いながら、環境に優しいエネルギー生産が可能なものとなっている。
また、本発明の畜産型の水素生成方は、畜産を行いながら、環境に優しいエネルギー生産が可能なものとなっている。
【符号の説明】
【００６１】
１      光触媒パネル架台
２      光触媒パネル
３      支持架台
４      植物育成領域
５      支柱部
６      縦桟
７      横桟
８      作業者
９      植物
１０      光触媒パネル架台
１１      支柱部
１２      支持板
１３      家畜飼育領域
１４      側面
１５      家畜
【図１】
2017019680.tif 000003
【図２】
2017019680.tif 000004