另一个作为排出用。
[0123]第2电解槽26在其内部收纳第2电解液23b，以浸渍第2电极11的背面(第2催化剂18)。第2溶液23b例如为含0)2的溶液。第2溶液23b优选CO 2的吸收率高，作为含H2O的溶液，可举出NaHCO3、KHCO3的水溶液。另外，第I溶液23a与第2溶液23b也可以为相同的溶液，但是，由于第2溶液23b优选CO2的吸收量越高越好，因此，第I溶液23a与第2溶液23b也可以使用不同的溶液。另外，第2溶液23b优选具有使CO2的还原电位降低、离子传导性高、吸收0)2的0)2吸收剂。作为这样的电解液，可举出由咪唑鑰离子或者吡啶鑰离子等阳离子、与BF4_或者PF6_等阴离子的盐形成、在宽的温度范围内为液体状态的离子液体或其水溶液。或者，作为电解液，可举出乙醇胺、咪唑、或者吡啶等胺溶液或其水溶液。作为胺，伯胺、仲胺、或者叔胺均可。作为伯胺，可举出甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、戊胺、或者己胺等。胺的烃可以用醇或卤素等取代。作为胺的烃被取代的例子，例如可举出甲醇胺、乙醇胺、或者氯甲胺等。另外，也可以存在不饱和键。关于这些烃，仲胺、叔胺也同样。作为仲胺，可举出二甲胺、二乙胺、二丙胺、二丁胺、二戊胺、二己胺、二甲醇胺、二乙醇胺、或者二丙醇胺等。取代的烃也可以不同。这在叔胺中也同样。例如，作为烃不同的例子，可举出甲基乙胺、或者甲基丙胺等。作为叔胺，可举出三甲胺、三乙胺、三丙胺、三丁胺、三己胺、三甲醇胺、三乙醇胺、三丙醇胺、三丁醇胺、三丙醇胺、三己醇胺、甲基二乙胺、或者甲基二丙胺等。作为离子液体的阳离子，可举出1-乙基-3-甲基咪唑鑰离子、1-甲基-3-丙基咪唑鑰离子、1-丁基-3-甲基咪唑离子、1-甲基-3-戊基咪唑鑰离子、或者1-己基-3-甲基咪唑鑰离子等。另外，咪唑鑰离子的2号位也可以被取代。作为咪唑鑰离子的2号位被取代的例子，例如可举出1-乙基_2，3- 二甲基咪唑鑰离子、1，2- 二甲基-3-丙基咪唑鑰离子、1- 丁基_2，3- 二甲基咪唑鑰离子、1，2- 二甲基-3-戊基咪唑鑰离子、或者1-己基_2，3- 二甲基味卩坐鐵尚子等。作为卩比唆鐵尚子，可举出甲基卩比唆鐵、乙基卩比唆鐵、丙基卩比唆鐵、丁基P比口定鐵、戊基卩比唆鐵、或者己基卩比唆鐵等。味卩坐鐵尚子、卩比唆鐵尚子均可以被烧基取代，也可以存在不饱和键。作为阴离子，可举出氟离子、氯离子、溴离子、碘离子、BF4、PF6、CF3COO、CF3SO3、NO3、SCN、(CF3SO2)3C、双(三氟甲氧基磺酰)亚胺、双(三氟甲氧基磺酰)亚胺、或者双(全氟乙基磺酰)亚胺等。另外，也可以为用烃将离子液体的阳离子与阴离子连接而成的两性离子(zwitter1n)。
[0124]另外，在第2电解槽26上连接有配管22b。配管22b向第I电解槽26内注入第I电解液23b、或者从第2电解槽26内排出第2电解液23b。此外，也可以有两个配管22b。此时，将一个配管22b作为注入用，另一个作为排出用。
[0125]电解液控制部61控制第I电解槽25内的第I电解液23a以及第2电解槽26内的第2电解液23b。更具体地，电解液控制部61测定第I电解槽25内的第I电解液23a以及第2电解槽26内的第2电解液23b的量，控制利用配管22a进行的第I电解液23a以及利用配管22b进行的第2电解液23b的注入以及排出。由此，电解液控制部61作为人工光合作用系统以及电解系统时，为了进行充分的电解反应，利用第I电解液23a将第I电解槽25内填充，利用第2电解液23b将第2电解槽26内填充。另外，电解液控制部61用作太阳能电池时，为了不在第I电解液23a或者第2电解液23b中进行电流通，从第I电解槽25内排出第I电解液23a或者从第2电解槽26内排出第2电解液23b，利用空气填充第I电解槽25内或者第2电解槽26内。
[0126]第2电极11将电解槽21物理分离成第I电解槽25和第2电解槽26。第2电极11的背面配置在第2电解槽26侧，收纳于第2电解槽26中。此时，第2电极11的表面配置在第I电解槽25侧，但是，通过在第2电极11的表面形成未图示的绝缘层，能够使第2电极11与第I电解液23a电绝缘，抑制它们的反应。另外，也可以通过将第I电解液23a替换成非导电性的液体或者气体，抑制反应。另外，即使不将第2电极11与第I电解液23a绝缘，也能够通过调节催化剂的反应电位来抑制反应。即，将催化剂的反应电位设置成在第2电极11与第I电解液23a处不起反应的电位即可。特别是，设置后述的多个氧化电极以及还原电极等时，通过分别调节催化剂的反应电位，能够实现上述目的。
[0127]另外，第2电极11在其露出部分中具有离子移动路径。离子移动路径例如为从其表面到背面贯通的多个细孔。细孔选择性地仅使通过第I电解槽25中的第I电极16的氧化反应而生成的离子(例如H离子(H+))通过而进入到第2电解槽26中。通过了细孔的离子在第2电解槽26的第2电极11处通过还原反应转换成02、H2、或者有机化合物等。
[0128]另外，细孔为离子通过的大小即可。例如，细孔的直径(当量圆直径)的下限优选为0.3nm以上。另外，为了不损害机械强度，多个细孔的总面积SI与离子透过部件21a的面积S2的面积比S1/S2为0.9以下、优选为0.6以下。另外，细孔的形状并不限于圆形，也可以为椭圆形、三角形、或者四边形。细孔的配置构成并不限于四角格子状，也可以为三角格子状、无规形状。另外，也可以在细孔中填充离子交换膜19。作为离子交换膜，例如可举出Naf1n或者Flem1n这样的阳离子交换膜、Neosepta或者Selem1n这样的阴离子交换膜。另外，还可以在细孔中填充玻璃过滤器或琼脂。
[0129]此外，第2电极11也可以具有从其表面到背面贯通、且填充有离子交换膜19的多个狭缝来代替细孔。狭缝选择性地仅使通过第I电解槽25中的第I电极16的氧化反应而生成的离子(例如H离子(H+))通过而进入到第2电解槽26中。
[0130]另外，也可以通过在离子移动路径上设置栗，促进离子的移动。
[0131]另外，通过在离子移动流路上设置阀门，能够构成在每个电解槽(第I电解槽25以及第2电解槽26)中填充有电解液的状态、以及未被电解液填充(被空气填充)的状态。
[0132]在第I变形例中，通过将电解槽21分离成第I电解槽25和第2电解槽26，能够在各电解槽中填充容易反应的不同的电解液(第I电解液23a以及第2电解液23b)。另外，通过将电解槽21分离成第I电解槽25和第2电解槽26，在第I电解槽25侧进行氧化反应，在第2电解槽26侧进行还原反应。其结果是，能够在第I电解槽25内回收氧化反应的产物(例如O2)，在第2电解槽26内回收还原反应的产物(例如CO)。即，能够将氧化反应的产物和还原反应的产物分离回收。
[0133]而且，在用作电解系统时和用作人工光合作用系统时，可以改变第I电解槽25以及第2电解槽26内的电解液，进行不同的反应。由此，相对于根据光强度和剩余电力量等的不同而不同的反应电流密度，能够进行最佳的反应。
[0134]图8是表示第I实施方式的化学反应装置的第2变形例的结构的结构示意图。
[0135]如图8所示，在第I实施方式的化学反应装置的第2变形例中，在第I电极16与第2电极11之间电连接有传感器部42，43。
[0136]传感器部42在第I电极16与第2电极11之间，经由开关元件31以及外部电源32电连接。换言之，在传感器部42与第I电极16或者第2电极11之间形成有第I开关元件31。并且，通过将第I开关元件31设置为开，第I电极16与第2电极11经由外部电源32以及传感器部42电连接。另一方面，通过将第I开关元件31设置为关，第I电极16与第2电极11经由外部电源32以及传感器部42电遮断。S卩，化学反应装置主要被用作电解系统时，传感器部42起作用。
[0137]传感器部43在第I电极16与第2电极11之间经由第3开关元件35电连接。换言之，在传感器部43与第I电极16或者第2电极11之间形成有第3开关元件35。并且，通过将第3开关元件35设置为开，第I电极16与第2电极11经由传感器部43电连接。另一方面，通过将第3开关元件35设置为关，第I电极16与第2电极11经由传感器部43电遮断。即，化学反应装置主要被用作人工光合作用系统时，传感器部43起作用。
[0138]传感器部42例如在电解系统的情况下利用外部电源32的电动势，捕捉通过电解液23与第I电极16以及第2电极11的反应而得到的电信号。由此，传感器部42在电解系统的情况下，测定电解液23的pH、电解液23的浓度、电解液23的组成、电解槽21内的压力、电解槽21内的温度、以及光的强度等。
[0139]传感器部43例如在人工光合作用系统的情况下利用光电动势层15的电动势，捕捉通过电解液23与第I电极16以及第2电极11的反应而得到的电信号。由此，传感器部43在人工光合作用系统的情况下测定电解液23的pH、电解液23的浓度、电解液23的组成、电解槽21内的压力、电解槽21内的温度、以及光的强度等。传感器部43由于利用光电动势层15的电动势，因此能够在无电源下工作。而且，如图7所示，利用两种电解液反应时，传感器部43也可以使用其液接电位。另外，传感器部43能够由液接电位得到pH、以及电解液的浓度等信息。另外，传感器部43能够将液接电位作为电源使用。
[0140]此外，用作人工光合作用系统时，考虑到光强度弱、利用光电动势层15的电动势、传感器43不起作用的情况。此时，也可以暂时通过外部电源32使传感器部42起作用，测定各个要件。另一方面，用作电解系统时也同样。即，用作电解系统时，也可以暂时利用光电动势层15的电动势使传感器部43起作用，测定各个要件。
[0141]特别是传感器部42，43适合于通过反应产生光的情况、利用光发生反应的情况、以及利用光使反应变化的情况。此外，光不限于可见光，也可以为作用于光电动势层15的电磁波、或者放射线。传感器部42，43还能够通过捕捉电信号，检测与由反应引起的光的吸收的变化或者通过反应产生的光以及放射线等对应的电解液23的状况(pH、浓度、以及组成)以及反应的进行情况。
[0142]在第2变形例中，利用传感器部42，43，测定电解液23的pH、电解液23的浓度、电解液23的组成、电解槽21内的压力、电解槽21内的温度、以及光的强度等。由此，能够适当调节用于促进电解反应的电解液23以及电解槽21的状况。
[0143]此外，作为其它变形例，也可以适用以下结构。
[0144]也可以利用人工光合作用系统中的光电动势层15的电动势，将光能以物质的还原体的形式积蓄。换言之，也可以利用光能，还原物质，将该被还原后的物质作为还原能量积蓄。在此，所谓还原体，表示具有还原力的物质。换言之，所谓还原体，表示通过自身被氧化，失去电子，将该电子提供给其它物质而将其它物质还原的物质。作为将光能转换成还原能量的例子，可举出由光能引起的铁的3价离子(Fe3+)向2价离子(Fe2+)的转换、由光能引起的碘的I价离子(I—)向3价离子(13_)的转换等。另外，作为还原体，也可以积蓄H+。
[0145]这样，也可以利用电解系统中的外部电源32的电动势，将利用人工光合作用系统得到的还原体进一步还原。由此，可以转换成能量密度更高的还原体。
[0146]另外，也可以通过进行使利用人工光合作用系统得到的还原体氧化而返回到原状的反应，由还原能量得到电能。即，成为具有蓄电功能的人工光合作用系统。另外，还可以如通常的电池那样，在电解质中使用锂那样的化合物，通过与电极间的相互作用，从而具有蓄电功能。
[0147]另外，还可以用作燃料电池。更具体地，利用光能，将水分解而生成氢和氧。利用该得到的氧和氢，通过共有至少I个电极，从而利用氢和氧，生成水。由此，能够得到电力。即，能够使燃料电池与人工光合作用系统一体化。此外，通过如通常的燃料电池那样，在电解槽21内设置流路，能够提高反应的效率。另外，用于固体高分子形燃料电池的固体高分子膜也可以形成于第I电极16与第2电极11之间。而且，可以将通过此时的伴随发电的热、或者太阳光加热后的电解质作为热的利用介质。作为热的利用介质，不限于电解质，也可以通过将其他热介质设置在第2电极11上或者电解液23中的未图示的铜配管上来使用。
[0148]2.第2实施方式
[0149]以下使用图9至图15，对第2实施方式的化学反应装置进行说明。
[0150]在第2实施方式的化学反应装置中，在电解槽21内，不仅配置有包含第I电极16、光电动势层15、以及第2电极11的层叠体10，还配置有与第2电极11分离地对置的第3电极51。而且，在第2电极11与第3电极51之间电连接有外部电源32，能够利用第2电极11、第3电极51、以及外部电源32，作为电解系统起作用。以下，对第2实施方式进行详细说明。
[0151]此外，在第2实施方式中，对与上述第I实施方式同样的点适当省略说明，主要对不同点进行说明。
[0152]2-1.第2实施方式的结构
[0153]图9是表示第2实施方式的化学反应装置的结构例的结构示意图。此外，在图9中，层叠体10、第3电极51、以及电解槽21表示其截面结构。
[0154]如图9所示，在第2实施方式的化学反应装置中，与第I实施方式不同的点在于，不仅设置有第I电极16以及第2电极11，还设置有第3电极51。
[0155]第3电极51被收纳在电解槽21内，相对于第2电极11向与光照射侧相反的一侧离开且对置地配置。第3电极51例如由Cu、Al、T1、N1、Fe、或者Ag等金属板、或者含有它们中的至少一种的例如SUS那样的合金板构成。另外，第3电极51也可以由导电性的树脂等构成。另外，第3电极51也可以由Si或者Ge等半导体基板构成。
[0156]第3电极51由于配置在与光照射侧相反的一侧，因此对透光性以及形状等没有特别的限制。
[0157]另外，也可以在第3电极51的表面上形成未图示的第3催化剂。第3催化剂是为了提高第3电极51的表面附近的化学反应性(氧化反应性)而设置的。作为电解液23，使用水溶液、即含H2O溶液时，第3电极51将H2O氧化，生成02和H +。因此，第3催化剂层由使用于氧化H2O的活性化能减少的材料构成。换言之，由使氧化H20、生成02和H+时的过电压降低的材料构成。作为这样的材料，可举出Mn-0、Ir-0、N1-0、Co-0、Fe-0、Sn-0、Ιη_0、或者 Ru-O 等一■兀系金属氧化物、Ν?-Co-On N1-Fe-0、La-Co-0、N1-La-0、Sr-Fe-O 等二兀系金属氧化物、Pb-Ru-1r-0、La-Sr-Co-O等四元系金属氧化物、或者Ru络合物或Fe络合物等金属络合物。另外，作为第3催化剂层的形状，不限于薄膜状，也可以为格子状、粒子状、或者线状。
[0158]外部电源32在第2电极11与第3电极51之间经由第I开关元件31电连接。换言之，在外部电源32与第2电极11或者第3电极51之间形成有第I开关元件31。并且，通过将第I开关元件31设置为开，第2电极11与第3电极51经由外部电源32电连接。另一方面，通过将第I开关元件31设置为关，第2电极11与第3电极51经由外部电源32电遮断。另外，在外部电源32的阳极侧连接第3电极51，在阴极侧连接第2电极11。详细情况如后所述，但是，在存在剩余电力时，外部电源32向第2电极11以及第3电极51供给电力。
[0159]开关元件控制部41根据超过电力需要部34的需要的剩余电力的有无以及太阳光能量的有无等条件，控制第I开关元件31以及第2开关元件33的开/关。
[0160]更具体地，当存在剩余电力的情况、且具有太阳光能量的情况下，开关元件控制部41将第I开关兀件31以及第2开关兀件33设置为关。由此，第I电极16与第2电极11仅经由光电动势层15电连接。其结果是，利用光电动势层15的电动势，在第I电极16以及第2电极11处进行电解，生成化学能。即，化学反应装置作为人工光合作用系统起作用。
[0161]另一方面，当存在剩余电力的情况、且不具有太阳光能量的情况下，开关元件控制部41将第2开关兀件33设置为关、将第I开关兀件31设置为开。由此，第2电极11与第3电极51经由外部电源32电连接。其结果是，利用外部电源32的电动势，在第2电极11以及第3电极51处进行电解，生成化学能。S卩，化学反应装置作为电解系统起作用。
[0162]另外，当不存在剩余电力的情况下，开关元件控制部41将第I开关元件31设置为关、将第2开关元件33设置为开。由此，光电动势层15与电力需要部34电连接。其结果是，利用光电动势层15的电动势