"導電性基板及び前記導電性基板上に担持された光触媒性半導体を含む第1電極と、前記第1電極と電気的に接続されており、かつ、前記第1電極に対して、前記第1電極の前記光触媒性半導体が担持されている面側の領域を第1領域とし、当該第1領域と反対側の領域を第2領域とした場合に、前記第2領域に配置されている、第2電極と、前記光触媒性半導体及び前記第2電極と接触する、水を含む電解液と、前記第1電極、前記第2電極及び前記電解液を内部に保持する筐体と、を備え、前記第1電極及び前記第2電極には、対応する位置にそれぞれ貫通孔が設けられ、前記貫通孔は、前記第1領域と前記第2領域とを連通する連通孔を構成しており、前記連通孔には、前記連通孔と実質的に同形状のイオン交換膜が、前記連通孔を塞ぐように配置されている、水素生成デバイス。前記連通孔が複数形成されている、請求項1に記載の水素生成デバイス。前記連通孔がスリット状である、請求項1に記載の水素生成デバイス。前記第2電極は、前記導電性基板と接して配置されている、請求項1に記載の水素生成デバイス。前記第1電極と前記第2電極とを電気的に接続する外部回路をさらに備えた、請求項1に記載の水素生成デバイス。前記外部回路が、前記第1電極と前記第2電極との間にバイアスを印加できる機構を備えている、請求項5に記載の水素生成デバイス。しかしながら、特許文献1に開示された水素生成デバイスにおいては、同一の光触媒層上で水分解が行なわれるので、水素と酸素とが混合した状態で発生する。そのため、水素と酸素との分離が困難である。特許文献2に開示された水素生成デバイスにおいては、水素生成電極側の領域と酸素生成電極側の領域とが、導電性基板及びイオン交換膜で分離されている。したがって、発生した水素と酸素とは、互いに分離して回収されることができる。しかし、両領域間の分離は、主に導電性基板によって行われており、イオン交換膜の設置場所は電極の周辺部のみである。そのため、この構成は、溶液中のイオンが電極全体まで拡散することができず、実際に水分解反応を起こすのは、電極上のイオン交換膜に近い周辺部のみになる、という課題を有している。また、特許文献3に開示された水素生成デバイスでは、液絡をとるための貫通細孔を設けた陽電極と陰電極とが外部回路で連結されるとともに、陽電極と陰電極との間にイオン交換膜が配置される。この構成により、発生した水素と酸素とは、互いに分離して回収されることができる。この構成によれば、水素と酸素とを互いに分離して発生させることが可能になると共に、陽電極と陰電極との間のイオンのやり取りも、陽電極及び陰電極に設けられた貫通細孔により円滑に行なわれる。しかし、この水素生成デバイスは、陽電極と陰電極との間には全面に渡ってイオン交換膜が配置されており、陽電極と陰電極とが、全体で、少なくとも電極よりも大きい面積のイオン交換膜を狭持した構造を有している。そのため、この水素生成デバイスは、大面積のイオン交換膜を必要とし、低コスト化が非常に困難であるという課題を有している。また、このような構成では、例えば、陽電極と陰電極との間の導通を得るために外部回路の設置が必須となる等、構造上の制限も多くなる。そのため、省スペース化及び低コスト化が困難となる場合もある。そこで、本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、水素発生効率を低下させることなく、低コスト化、さらには省スペース化をも可能とする、水素生成デバイスを提供することを目的とする。本発明は、導電性基板及び前記導電性基板上に担持された光触媒性半導体を含む第1電極と、前記第1電極と電気的に接続されており、かつ、前記第1電極に対して、前記第1電極の前記光触媒性半導体が担持されている面側の領域を第1領域とし、当該第1領域と反対側の領域を第2領域とした場合に、前記第2領域に配置されている、第2電極と、前記光触媒性半導体及び前記第2電極と接触する、水を含む電解液と、前記第1電極、前記第2電極及び前記電解液を内部に保持する筐体と、を備え、前記第1電極及び前記第2電極には、対応する位置にそれぞれ貫通孔が設けられ、前記貫通孔は、前記第1領域と前記第2領域とを連通する連通孔を構成しており、前記連通孔には、前記連通孔と実質的に同形状のイオン交換膜が、前記連通孔を塞ぐように配置されている、水素生成デバイスを提供する。本発明の水素生成デバイスは、光触媒性半導体が電解液と接している第1領域と、第2電極が電解液と接している第2領域とを連通する連通孔を有する。これにより、第1領域及び第2領域間で、電解液及びイオンのやり取りが円滑に行われる。その結果、第1電極の光触媒性半導体及び第2電極の各表面に十分なイオンが供給されるので、水素発生効率の低下を抑制できる。また、イオン交換膜は、連通孔と実質的に同形状を有しており、連通孔を塞ぐように配置されている。したがって、本発明の水素生成デバイスは、発生するガスの分離回収を可能とすると共に、イオン交換膜が両電極間の全面に渡って配置されている構成と比較すると、低コスト化を可能とする。また、イオン交換膜は連通孔を塞ぐように配置されていればよいため、構造上の制限が緩和されて設計の自由度が高くなり、さらなる低コスト化や省スペース化も可能となる。以下、本発明の実施の形態について、図1A及び図1Bを参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は一例であり、本発明は以下の実施の形態に限定されない。図1Aは、本実施の形態における水素生成デバイスの一構成例を示す。図1Aに示す水素生成デバイス100Aは、光を照射することにより水を分解して水素及び酸素を発生する電極部121と、水を含む電解液106と、電極部121及び電解液106を内部に保持する筐体105と、を備える。電極部121は、第1電極光半導体電極120と第2電極対極103とによって構成されている。第1電極120は、導電性基板101と、光触媒性半導体層102とによって形成されている。光触媒性半導体層102は、導電性基板101の片面上に配置されており、光触媒機能を示す。第2電極103は、第1電極120に対して、第1電極120の光触媒性半導体層102が設けられている面側の領域第1領域122とは反対側の領域第2領域123に配置されている。第2電極103は、第1電極120と電気的に接続されている。本実施の形態では、第2電極103は、導電性基板101の光触媒性半導体層102を担持していない側の面と接して配置されている。すなわち、第2電極103は、第1電極120と直接的に接することにより、第1電極120と電気的に接続している。導電性基板101には、例えば、チタン、タンタル及び金等の金属からなる金属基板、又は、グラッシーカーボン基板が利用できる。光触媒性半導体層102は、必ずしも単相の材料から構成されている必要はない。光触媒性半導体層102は、複数の半導体材料から構成されていてもよいし、白金などの助触媒を含んでいてもよい。ここで、光触媒性半導体とは、紫外光や可視光などの光を照射することにより、励起電子と正孔とを生成し、それらによって様々な反応を引き起こす半導体材料のことをいう。なお、本実施の形態では、光触媒性半導体を層として導電性基板101上に配置しているが、この構造に限定されない。光触媒性半導体は、導電性基板101上に担持されていればよい。そのため、例えば光触媒性半導体が導電性基板101上に島状に形成された構造等、他の構造を用いることもできる。導電性基板101と第2電極103とを隣接させて接触させる際には、導電性基板101と第2電極103との間の電気的な導通を妨げないようにすることが必要である。なお、第2電極103は、導電性基板101との電気的な導通が取れるように形成されていればよい。したがって、それぞれ別々に作製された導電性基板101と第2電極103とが、互いに貼り合わされてもよい。また、導電性基板101の光触媒性半導体層102が設けられていない側の面上に、蒸着又はスパッタ等の薄膜形成手段を用いて第2電極103が形成されてもよい。また、第2電極103上に、薄膜形成手段を用いて導電性基板101及び光触媒性半導体層102が順に形成されてもよい。第1電極120及び第2電極103には、対応する位置に、それぞれ貫通孔131,132が設けられている。対応する位置とは、第1電極120と第2電極103とが貼り合わされた状態、すなわち第1電極120と第2電極103とが電極部121として一体化された状態において、全体として電極部121を貫通する孔が形成されるような位置のことである。第1電極120の貫通孔131と第2電極103の貫通孔132とによって電極部121に形成される貫通孔は、第1領域122と第2領域123とを連通する連通孔130として機能する。連通孔130には、連通孔130と実質的に同形状のイオン交換膜104が、連通孔130を塞ぐように配置されている。本実施の形態では、イオン交換膜104は、導電性基板101と第2電極103との間の導通を損なわないように配置されている。例えば、形成された連通孔130に、イオン交換体として機能する材料を充填することによって、イオン交換膜104を形成してもよい。あるいは、後述の実施例1~4の電極のような構成を用いてもよい。具体的には、まず、導電性基板101の第2電極103と接する面に、イオン交換膜の厚さ程度の溝を貫通孔の縁部分に形成する。その溝にイオン交換膜を嵌め込んだ後、導電性基板101上に第2電極103を形成する。このようにして、イオン交換膜104が連通孔130に配置されてもよい。また、第1電極120と第2電極103とが貼り合わされた後に、第1電極120側、もしくは、第2電極103側から、連通孔130を塞ぐようにイオン交換膜104が貼り付けられてもよい。また、連通孔130にイオン交換膜104が嵌め込まれてもよい。なお、イオン交換膜104は、以下に限定されるものではないが、イオン交換基としてスルホン酸基やカルボン酸基、ヒドロキシル基、アミノ基などを用いたパーフルオロカーボン系、メタクリル酸系、アクリル酸系などの材料を用いることができる。また、連通孔130に配置されるものとしては、必ずしもイオン交換膜に限定されるものではなく、第1電極120および第2電極103上で発生する酸素と水素の混合を防ぎ、かつ第1領域122と第2領域123との間でのイオンのやりとりを妨げない材料であれば用いることができる。ここで、イオン交換膜104が連通孔130と実質的に同形状であるとは、イオン交換膜104の形状が、連通孔130の形状と同一であるか、もしくは、連通孔130の形状に、連通孔130にイオン交換膜104を設置するのに必要な部分例えば糊代の様な面積や枠等、イオン交換膜104を連通孔130の内部に固定するために必要な部分を合わせた形状であることをいう。電極部121は、少なくともその一部が、石英等の、太陽光の可視光及び紫外光を透過する材料で構成された筐体105に収納されている。筐体105は、電極部121によって、第1電極120側の領域、すなわち第1領域122と、第2電極103側の領域、すなわち第2領域123とに仕切られた構造を有している。筐体105は、電解液導入口107,108及び電解液導出口109,110を備えており、電解液106を循環させる構成を有している。この構成の場合、水素生成デバイス100Aで発生した気体水素及び酸素は、電解液106とともに筐体105の外部へ導出され、導出された後に電解液106と分離される。電解液106は、光触媒性半導体層102による分解に用いられる水を含んでいる。水を含む電解液106は、水のみから構成されていてもよいし、必要に応じて、電解質、酸化還元物質及び/又は犠牲試薬等がさらに含まれていてもよい。本実施の形態の水素生成デバイス100Aでは、第1領域122と第2領域123との間でのイオンのやりとりが連通孔130を介して円滑に行われるので、第1電極120の光触媒性半導体層102及び第2電極103の各表面に十分なイオンが供給される。その結果、高い水素発生効率が得られる。また、イオン交換膜104は、連通孔130と実質的に同形状を有しており、連通孔130を塞ぐように配置されている。したがって、イオン交換膜が両電極間の全面に渡って配置されている従来の構成と比較すると、大幅な低コスト化が可能となる。また、水素生成デバイス100Aでは、イオン交換膜104が電極間の全面に渡って配置されていないので、第1電極120と第2電極103とを直接的に接触させることが可能となる。これにより、第1電極120と第2電極103との電気的接続のために外部回路を設ける必要がなくなるので、さらなる低コスト化に加え、省スペース化も実現できる。また、第1電極120と第2電極103とを直接的に接触させることにより、外部回路によって接続する場合と比較して、導線に起因する抵抗損がなくなり量子効率が向上するという効果も得られる。次に、本実施の形態の水素生成デバイス100Aの動作原理について説明する。筐体105における、太陽光のうち少なくとも可視光を透過する部分を介して、光触媒性半導体層102に太陽光が照射されると、光触媒性半導体層102において励起電子及び正孔が生成する。例えば光触媒半導体層102がn型半導体材料から成る場合、生成した正孔は、光触媒性半導体層102の表面で、反応式1に示す化学反応により水を分解して酸素を生成する。一方、生成した励起電子は、光触媒性半導体層102から導電性基板101へ注入され、さらに導電性基板101から第2電極103に注入されて、第2電極103上で反応式2に示す化学反応により、水を分解して水素を生成する。4h2H2O→O2↑4H14e-4H→2H2↑2この時、筐体105内部の電極部121で仕切られた、第1領域122と第2領域123との間での、電解液106中のイオンのやり取りは、電極部121に設けられた連通孔130の内部に配置されたイオン交換膜104を通じて行なわれる。発生した水素及び酸素は、筐体105内部で混合することなく、筐体105の外部へ導出される。水素生成デバイス100Aでは、作用極である第1電極120側と、対極である第2電極103側とに、それぞれ、電解液導入口107,108及び電解液導出口109,110が設けられている。水素生成デバイス100Aは、電解液106を循環させて、水素及び酸素を電解液106とともに筐体105の外部へ導出し、導出された後に水と気体とを分離する構成を有している。この構成以外に、例えば図1Bに示す水素生成デバイス100Bのように、電解液106を循環させず、水素及び酸素のみが外部へ導出されるようなガス導出口111,112を設けて、水素及び酸素をデバイス外に導出してもよい。水素生成デバイス100Bのように、電解液106を循環させない構成においても、分解されることにより電解液106中の水が減少した分は、電解液導入口107,108を設けてそこから水を供給してもよい。本実施の形態では、連通孔が複数形成された構成について説明したが、連通孔は一つであってもよい。また、連通孔の形状は、特には限定されない。第1電極及び第2電極の表面に現れる開口の形状を、例えば円形、楕円形、多角形及びスリット状等にできる。また、本実施の形態では、第1電極と第2電極とを直接的に接触させて導通を得た。しかし、例えば導電性基板の第2電極側の面に絶縁膜が形成されている場合等は、第1電極と第2電極とを外部回路を用いて電気的に接続してもよい。実施例1<実験装置>本発明の水素生成デバイスによる水分解実験のための実験セル及び実験システムについて説明する。図2Aは、実験セルの構成を示す。実験セルは、樹脂製の半円筒形の容器201φ10cm、高さ10cm2個を備えていた。実験セルは、この2個の容器201の側面の長方形部分で電極部202を挟み込み、4本のネジ203を用いて2個の容器201を互いに接合して、電極部202を容器201間に固定する構成を有していた。電極部202は、実施の形態で説明した電極部121図1A及び1B参照に相当し、導電性基板101、光触媒性半導体層102、イオン交換膜104及び第2電極103によって形成されていた。2個の容器201の側面の長方形部分には、それぞれ開口部204が設けられていた。電極部202は、開口部204を塞ぐようにして容器201間に設置された。2個の容器201のうち、電極部202の光触媒性半導体層図示せずが配置されている面と対向する部分には、外部から電極部202に光を照射するための、石英製の窓205φ6cmが嵌め込まれていた。2個の容器201の上部には、発生ガスをセル外に取り出して分析するための、ガス取り出し口206が設けられていた。図2Bは、前記実験セルを用いた実験システムの構成を示す。容器201内で生成したガスは、ガス取り出し口206に差し込まれたジョイント207により、容器201と連結されたガスライン208を通り、ガスクロマトグラフィー209株式会社島津製作所製GC-14bで分析された。ガスクロマトグラフィー209における分析には、検出器としてTCDThermalConductivityDetector検出器を用い、カラムにはモレキュラーシーブを用いた。水分解実験は、容器201の外部から、光源210300Wキセノンランプを用いて、石英窓205を通して、電極部202を構成する光触媒性半導体層図示せずに光211を照射することにより行なった。分解用の水を含む電解液には、0.1M0.1mol/LのK2SO4水溶液を用いた。<電極部の構成>図3A及び図3Bは、それぞれ、実施例1における電極部202の断面図及び斜視図を示す。導電性基板101としては、中央にφ4cmの貫通孔を設けた8cm角のグラッシーカーボン基板東海カーボン社製を用いた。導電性基板101の片面に、光触媒性半導体層102として、スパッタ法で酸化チタンアナタース多結晶体からなるn型光半導体膜500nmを形成した。さらに、グラッシーカーボン基板において酸化チタンが成膜されていない面側の、貫通孔の縁部分に、イオン交換膜104ナフィオンデュポン社製の厚さ程度の溝を設けた。この溝にイオン交換膜104を嵌め合わせて、図3Aに示すように、グラッシーカーボン基板と、第2電極103として用いた8cm角の白金板とでイオン交換膜104を狭持したときに、グラッシーカーボン基板と白金板との間に電気的な導通が失われないような構成とした。グラッシーカーボン基板と白金板とを重ね合わせたときに、それぞれに設けられた貫通孔の位置が一致し、電極部202全体を貫通する孔が形成されるように、白金板にも予め貫通孔が設けられていた。また、水分解により発生した水素と酸素とが混合しないように、貫通孔はイオン交換膜104により完全に塞がれていた。なお、本実施例では、第2電極103を作製する際に、予め別途用意した白金板を用いた。しかし、グラッシーカーボン基板に嵌め合わせたイオン交換膜104の部分にマスキングをして、第2電極103を蒸着スパッタ等によりグラッシーカーボン基板上に成膜してもよい。グラッシーカーボン基板及び白金板でイオン交換膜104を狭持した後、端面をエポキシ樹脂で接着密閉し、実験中に水等が漏洩しないような構造とした。<水分解実験>前記実験システムを用いて、光源210によりセルの石英窓205を通して、電極部202に連続的に光を照射しながら、1時間おきに水が分解して生成した水素及び酸素の定量を行なった。水素及び酸素の生成速度は、それぞれ18μmol/h、10μmol/hで、ほぼ化学量論的に水が分解されたことが確認された。実施例2実施例2において用いた実験システム及び実験セルは、実施例1で用いたものと同様であるため、説明は省略する。図4A及び図4Bは、それぞれ、実施例2における電極部202の断面図及び斜視図を示す。実施例2においては、導電性基板101として、φ1cmの貫通孔が複数設けられたグラッシーカーボン基板を用いた。その他の電極部202の作製方法は、実施例1と同様であるため、ここでは説明を省略する。ただし、イオン交換膜104は、貫通孔と同数を用意し、貫通孔それぞれを完全に覆うように設置した。実施例1と同様の実験システムを用いて、同様の方法で水分解実験を行ったところ、水素及び酸素の生成速度は、それぞれ32μmol/h、16μmol/hで、化学量論的に水が分解されたことが確認された。実施例3実施例3において用いた実験システム及び実験セルは、実施例1で用いたものと同様であるため、説明は省略する。図5A及び図5Bは、実施例3で用いた電極部202を、光触媒性半導体層102側から見た平面図である。実施例3においては、0.5cm×6cmのスリット状の貫通孔が複数設けられたグラッシーカーボン基板を導電性基板として用いた点以外は、実施例1と同様の方法で電極部202を作製した。スリット状の貫通孔は、グラッシーカーボン基板の中央に設けてもよいし図5A参照、グラッシーカーボン基板が櫛型になるように設けてもよい図5B参照。ただし、実施例3では、グラッシーカーボン基板が櫛型になるように貫通孔を設けて、図5Bに示す構造を有する電極部202を用いた。スリット状の形状にすることにより、大型のイオン交換膜から連通孔130と実質的に同形状のイオン交換膜104を切り出しや、打ち抜きにより作製する場合、無駄な部分が生じないという利点がある。実施例1と同様の実験システムを用いて、同様の方法で水分解実験を行ったところ、水素及び酸素の生成速度は、それぞれ23μmol/h、12μmol/hで、ほぼ化学量論的に水が分解されたことが確認された。実施例4図6Aに、実施例4で用いた電極部202の構成を示す。実施例4においては、実験セルの外部から、導電性基板101と光触媒性半導体層102とからなる第1電極と、対極である第2電極103との間にバイアスを印加することができるように、電極部202を作製した。導電性基板101として、φ4cmの貫通孔が設けられた12cm×8cm角のグラッシーカーボン基板を用いた。そのグラッシーカーボン基板の片面に、光触媒性半導体層102として、スパッタ法で酸化チタンアナタース多結晶体からなるn型光半導体膜厚さ500nmを形成した。また、グラッシーカーボン基板において酸化チタンが成膜されていない面には、グラッシーカーボン基板と第2電極103とが短絡しないように、絶縁層601としてエポキシ樹脂を塗布した。さらに、グラッシーカーボン基板において酸化チタンが成膜されていない面側の、貫通孔の縁部分に、イオン交換膜104ナフィオンデュポン社製の厚さ程度の溝を設けた。図6Aに示すように、グラッシーカーボン基板と、対極103として用いた白金板本実施例では、石英基板上に白金を蒸着したものとでイオン交換膜104を狭持した。グラッシーカーボン基板と白金板とを重ね合わせたときに、それぞれに設けられた貫通孔の位置が一致し、電極部202全体を貫通する孔が形成されるように、白金板にも予め貫通孔が設けられていた。また、水分解により発生した水素と酸素とが混合しないように、貫通孔はイオン交換膜104により完全に塞がれていた。グラッシーカーボン基板及び白金板でイオン交換膜104を狭持した後、端面をエポキシ樹脂で接着密閉し、実験中に水などが漏洩しない構造とした。なお、本実施例では、グラッシーカーボン基板の第2電極103側の面に絶縁膜601を設けたが、絶縁膜601は必ずしも設ける必要はない。図6Bは、実施例4における実験システムの構成を示す。導電性基板101のグラッシーカーボン基板及び第2電極103の白金板は、図6Bに示すように、それぞれセルからはみ出しており、はみ出している部分を銅線により連結して外部回路602を作製した。外部回路602上には、導電性基板101と光触媒性半導体層102とからなる第1電極及び第2電極103にバイアスを印加できる機構603を設置した。なお、本実施例では、第1電極と第2電極とを外部回路によって電気的に接続する構成を採用した。しかし、外部回路が設置された場合でも、イオン交換膜の面積を従来よりも小さくできるので低コスト化が可能となる。水分解実験は、図6Bに示した実験システムを用いて、光源210によりセルの石英窓205を通して電極部202に連続的に光を照射しながら、1時間おきに水が分解して生成した水素及び酸素の定量を行なった。また、導電性基板101と第2電極103との間に0.5Vのバイアスを印加した。水素及び酸素の生成速度は、それぞれ157μmol/h、76μmol/hであり、ほぼ化学量論的に水が分解されたことが確認された。なお、本実施例では印加するバイアスを0.5Vとしたが、これに限定されない。ただし、印加するバイアスは、水の電解電圧である1.23Vを超えないことが望ましい。比較例比較例として、導電性基板101及び第2電極103に貫通孔を設けなかった点以外は、実施例4と同様の方法で電極部202を作製した。実施例4と同様の実験システムを用いて、外部から導電性基板101及び第2電極103に印加するバイアスを、0V、0.5Vとして、光触媒性半導体層102に光を照射しながら水分解実験を行った。その結果、いずれの場合も水素及び酸素が発生しなかった。これは、第1電極側と第2電極側との間で液絡がとれず、イオンのやり取りができなかったためだと考えられる。表1に、各実施例及び比較例の水分解実験の結果を示す。"