触媒材料、光アノード、ならびに水電気分解およびたの電気化学技術のための光電気化学セル
電気分解によってエネルギーを貯蓄するために、結合を組み換える「水分解」反応を効率よく媒介する触媒が必要である。特に、太陽エネルギー変換の分野におけるエネルギー貯蓄に用いることが可能な、および／または酸素および／または水素の製造に用いることが可能な、触媒材料、光アノード、水を電気分解するためのシステムおよび／または水を作るためのシステムが提供される。光アノード、および他のデバイスを作るための組成物および方法も提供される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒的に水から酸素を生成するための光アノードを形成する方法であって、
金属イオン種およびアニオン種を含む溶液を提供することと；
光反応性電極を提供することと；
該光反応性電極に電圧を印加することによって、該金属イオン種および該アニオン種から、前記光反応性電極に会合する触媒材料を形成させることとを含む、方法。
【請求項２】
水から酸素を生成する方法であって、
光反応性電極、
電解質、および
金属イオン種およびアニオン種を含み、該光反応性電極に一体化するように結合し、本質的に金属酸化物または金属水酸化物からなるものではない触媒材料を含む光電気化学セルを提供する工程と；
該光電気化学セルに光を照射し、水から酸素を生成する工程とを含む、方法。
【請求項３】
前記光反応性電極が光反応性組成物を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４】
前記光反応性電極が、本質的に光反応性組成物からなる、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記光反応性電極が、本質的に光反応性組成物からなるものではない、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記光反応性組成物が、基板表面に膜として形成される、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記光反応性組成物が実質的に半透明である、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記光反応性組成物がＦｅ２Ｏ３を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記光反応性組成物がＴｉＯ２を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記電圧が、電源によって前記光反応性電極に印加される、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記電源が電池である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記電圧が、前記光反応性電極に電磁放射線を露光することによって前記光反応性電極に印加される、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記電磁放射線が日光によって提供される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記電磁放射線が、人工光源によって提供される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記光反応性電極に、マスクを介して電磁放射線を露光する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記光アノードが、触媒的に、気体状態の水から酸素を生成することができる、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記光アノードが、触媒的に、液体の水から酸素を生成することができる、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記触媒材料が、本質的に金属酸化物および／または金属水酸化物からなるものではない、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記溶液が、対アニオンをさらに含み、該対アニオンが、金属イオン種を含む溶液を形成する前に、該金属イオン種と会合していた、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記溶液が、対カチオンをさらに含み、該対カチオンが、アニオン種を含む溶液を形成する前に、該アニオン種と会合していた、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記アニオン種が、本質的に水酸化物イオンまたは酸化物イオンからなるものではない、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記電圧が、約１分〜約２４時間、前記光反応性電極に印加される、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記触媒材料が、実質的に非結晶性である、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記触媒材料が、前記光反応性電極上に層を形成している、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
前記光反応性電極と会合する前記触媒材料が、実質的に均一な厚みを有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
前記光反応性電極と会合する前記触媒材料が、実質的に均一な厚みを有さない、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
前記光反応性電極と会合する前記触媒材料が、約１０μｍ未満の平均厚みを有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
前記光反応性電極と会合する前記触媒材料が、約１μｍ未満の平均厚みを有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
前記光反応性電極と会合する前記触媒材料が、約１００ｎｍ未満の平均厚みを有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０】
前記光反応性電極と会合する前記触媒材料が、約１０ｎｍ未満の平均厚みを有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１】
前記光反応性電極と会合する前記触媒材料が、約１ｎｍ未満の平均厚みを有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２】
前記光反応性電極と会合する前記触媒材料の厚みが、前記光反応性電極に電圧を印加する期間に依存する、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３３】
前記形成される触媒材料が、前記光反応性電極と会合する複数の合着した粒子を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３４】
前記アニオン種がリンを含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３５】
前記金属イオン種がコバルトイオンを含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３６】
前記触媒材料が実質的に半透明である、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３７】
酸化状態が（ｎ）の前記金属イオン種と前記アニオン種とを含む組成物のＫｓｐ値が、酸化状態が（ｎ＋ｘ）の前記金属イオン種と、前記アニオン種とで実質的に非結晶性の組成物を規定し、よりも少なくとも１０３大きいＫｓｐ値を有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３８】
前記光反応性組成物が、前記触媒材料に一体化するように結合する、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３９】
前記光電気化学セルが、第２の電極をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４０】
前記第１の電極と前記第２の電極とを接続するための手段をさらに含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記光電気化学セルが電源をさらに含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４２】
前記第２の電極が光反応性電極である、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４３】
前記照射が日光によって提供される、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４４】
前記照射が人工光源によって提供される、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４５】
前記人工光源がランプである、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記水が液体状態である、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４７】
前記水が気体状態である、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４８】
前記方法が、ほぼ周囲温度で行われる、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４９】
前記方法が、約３０℃よりも大きな温度で行われる、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５０】
前記水が、少なくとも１つの不純物を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５１】
前記少なくとも１つの不純物が金属を含む、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記金属が、金属元素、金属イオン、金属原子を含む化合物、または金属イオンを含むイオン種である、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記金属が、リチウム、ナトリウム、マグネシウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、カリウム、水銀、鉛、またはバリウムである、請求項５１に記載の方法。
【請求項５４】
前記少なくとも１つの不純物が、有機材料、有機低分子、細菌、医薬化合物、除草剤、殺虫剤、タンパク質、または無機化合物である、請求項５０に記載の方法。
【請求項５５】
前記無機化合物が、ホウ素、ケイ素、硫黄、窒素、シアン化物、リンまたはヒ素を含む、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記少なくとも１つの不純物が、約１０００ｐｐｍ未満の量で存在する、請求項５０に記載の方法。
【請求項５７】
前記少なくとも１つの不純物が、約１００ｐｐｍ未満の量で存在する、請求項５０に記載の方法。
【請求項５８】
前記少なくとも１つの不純物が、約１０ｐｐｍ未満の量で存在する、請求項５０に記載の方法。
【請求項５９】
前記少なくとも１つの不純物が、約１ｐｐｍ未満の量で存在する、請求項５０に記載の方法。
【請求項６０】
前記少なくとも１つの不純物が、約１００ｐｐｂ未満の量で存在する、請求項５０に記載の方法。
【請求項６１】
前記少なくとも１つの不純物が、約１０ｐｐｂ未満の量で存在する、請求項５０に記載の方法。
【請求項６２】
前記少なくとも１つの不純物が、約１ｐｐｂ未満の量で存在する、請求項５０に記載の方法。
【請求項６３】
前記少なくとも１つの不純物が気体である、請求項５０に記載の方法。
【請求項６４】
前記気体が前記電解質に溶解している、請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】
前記気体が一酸化炭素である、請求項６３に記載の方法。
【請求項６６】
前記気体が二酸化炭素である、請求項６３に記載の方法。
【請求項６７】
前記電解質または溶液のｐＨが、ほぼ中性である、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６８】
前記電解質または溶液のｐＨが、中性または中性より低い、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６９】
前記電解質または溶液のｐＨが約８〜約６である、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７０】
前記電解質または溶液のｐＨが約７〜約４である、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７１】
前記電解質または溶液のｐＨが約８未満である、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７２】
前記電解質または溶液のｐＨが約７〜約１である、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７３】
前記電解質または溶液のｐＨが約７〜約２である、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７４】
前記電解質または溶液のｐＨが約５〜約９である、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７５】
前記電解質または溶液のｐＨが約８より大きい、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７６】
前記金属イオン種と前記アニオン種とが、前記金属イオン種の少なくとも一部分が繰り返し酸化され還元される動的平衡を含む触媒反応に関与し、それによって、それぞれ前記第１の電極と会合し、解離する、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７７】
前記光電気化学セルに光を照射すると、前記第２の電極で燃料を生成する、請求項３９に記載の方法。
【請求項７８】
前記燃料が水素である、請求項７７に記載の方法。
【請求項７９】
前記燃料が炭化水素である、請求項７７に記載の方法。
【請求項８０】
前記燃料が、一酸化炭素または二酸化炭素の還元から生じる任意の燃料である、請求項７７に記載の方法。
【請求項８１】
前記光反応性組成物および前記触媒材料が一体化するように結合する、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８２】
前記金属イオン種が、第１の種類の金属イオン種と、第２の種類の金属イオン種とを少なくとも含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８３】
前記金属イオン種が、第１の種類の金属イオン種と、第２の種類の金属イオン種とを少なくとも含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８４】
前記第１の種類の金属イオン種がコバルトイオンを含む、請求項８３に記載の方法。
【請求項８５】
前記第２の種類の金属イオン種が、ニッケルイオンまたはマンガンイオンを含む、請求項８４に記載の方法。
【請求項８６】
前記アニオン種が、本質的に水酸化物イオンまたは酸化物イオンからなるものではない、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８７】
前記アニオン種が、第１の種類のアニオン種と、第２の種類のアニオン種とを少なくとも含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８８】
前記第１の種類のアニオン種が、酸化物または水酸化物を含む、請求項８７に記載の方法。
【請求項８９】
前記第２の種類のアニオン種がリンを含む、請求項８８に記載の方法。
【請求項９０】
触媒的に水から酸素を生成するための光アノードであって、
光反応性電極と；
該光反応性電極と会合し、コバルトイオン、リンを含むアニオン種を含む触媒材料とを含む、光アノード。
【請求項９１】
触媒的に水から酸素を生成するための光アノードであって、
光反応性組成物を含む光反応性電極と；
金属イオン種およびアニオン種を含む触媒材料とを含み、酸化状態が（ｎ＋ｘ）の該金属イオン種と、該アニオン種とで実質的に非結晶性の組成物を規定し、酸化状態が（ｎ）の該金属イオン種と、該アニオン種とを含む組成物のＫｓｐ値が、酸化状態が（ｎ＋ｘ）の該金属イオン種と、該アニオン種とを含む組成物よりも少なくとも１０３大きいＫｓｐ値を有する、光アノード。
【請求項９２】
触媒的に水から酸素を生成するための光アノードであって、
光反応性電極と；
金属イオン種およびアニオン種を含む触媒材料とを含み、光反応性電極に電圧を印加することによって該触媒材料が形成される、光アノード。
【請求項９３】
前記金属イオン種がコバルトイオンを含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項９４】
前記アニオン種がリンを含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項９５】
コバルトイオン対リンを含むアニオン種の比率が、約５：１〜約１：５である、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項９６】
コバルトイオン対リンを含むアニオン種の比率が、約３：１〜約１：３である、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項９７】
コバルトイオン対リンを含むアニオン種の比率が、約２：１である、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項９８】
コバルトイオン：リンを含むアニオン種：カチオン種の比率が約２：１：１である、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項９９】
前記リンを含むアニオン種が、ＨＰＯ４−２、Ｈ２ＰＯ４−２、ＰＯ４−３、Ｈ３ＰＯ３、ＨＰＯ３−２、Ｈ２ＰＯ３−２またはＰＯ３−３からなる群から選択される、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１００】
前記リンを含むアニオン種がＨＰＯ４−４である、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１０１】
前記光反応性電極が光反応性組成物を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１０２】
前記光反応性電極が、本質的に光反応性組成物からなる、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１０３】
前記光反応性電極が、本質的に光反応性組成物からなるものではない、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１０４】
前記光反応性組成物が、基板表面に膜として形成されている、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１０５】
前記光反応性組成物が実質的に半透明である、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１０６】
前記光反応性組成物がＦｅ２Ｏ３を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１０７】
前記光反応性組成物がＴｉＯ２を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１０８】
前記触媒材料が、実質的に非結晶性である、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１０９】
前記触媒材料が、前記光反応性電極上に層を形成している、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１１０】
前記光反応性電極と会合する前記触媒材料が、実質的に均一な厚みを有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１１１】
前記光反応性電極と会合する前記触媒材料が、実質的に均一な厚みを有さない、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１１２】
前記光反応性電極と会合する前記触媒材料が、約１０μｍ未満の平均厚みを有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１１３】
前記光反応性電極と会合する前記触媒材料が、約１μｍ未満の平均厚みを有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１１４】
前記光反応性電極と会合する前記触媒材料が、約１００ｎｍ未満の平均厚みを有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１１５】
前記光反応性電極と会合する前記触媒材料が、約１０ｎｍ未満の平均厚みを有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１１６】
前記光反応性電極と会合する前記触媒材料が、約１ｎｍ未満の平均厚みを有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１１７】
前記光反応性電極と会合する前記触媒材料が実質的に透明である、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１１８】
前記触媒材料が、前記光反応性材料上に形成された複数の合着した粒子を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１１９】
前記コバルトイオンと、前記リンを含むアニオン種とを含む錯体が、約１０−３〜約１０−２０のＫｓｐ定数を有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１２０】
前記リンを含むアニオン種が、構造ＰＯ（ＯＲ１）（ＯＲ２）（Ｒ３）を含み、ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、同じであっても、異なっていてもよく、Ｈ、アルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル、アリールまたはヘテロアリールであり、すべて、場合により置換されているか、または場合により存在しない、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１２１】
前記リンを含むアニオン種がＰＯ３Ｍｅ−２である、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１２２】
先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノードを備えている、水を電気分解するための光電気化学デバイス。
【請求項１２３】
前記触媒材料および前記光反応性組成物が、電気的に直接接続している、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１２４】
前記触媒材料および前記光反応性組成物が一体化するように結合する、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１２５】
前記Ｋｓｐ値が少なくとも１０５倍異なる、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１２６】
前記Ｋｓｐ値が少なくとも１０１０倍異なる、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１２７】
前記Ｋｓｐ値が少なくとも１０１５倍異なる、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１２８】
前記触媒材料が、カチオン種をさらに含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１２９】
前記カチオン種がＫ＋である、請求項１２８に記載の光アノード。
【請求項１３０】
前記電圧が、電源によって前記光反応性電極に印加される、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１３１】
前記電源が電池である、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１３２】
前記電圧が、光反応性電極に電磁放射線を露光することによって前記光反応性電極に印加される、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１３３】
前記電磁放射線が日光によって提供される、請求項１３２に記載の光アノード。
【請求項１３４】
前記電磁放射線が、人工光源によって提供される、請求項１３２に記載の光アノード。
【請求項１３５】
前記光反応性電極に、マスクを介して電磁放射線を露光する、請求項１３２に記載の光アノード。
【請求項１３６】
前記組成物の形成が、電磁放射線を受けた量が少ない領域よりも、大きい電磁放射線を露光した領域で大きい、請求項１３５に記載の光アノード。
【請求項１３７】
前記光アノードが、触媒的に、気体状態の水から酸素を生成することができる、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１３８】
前記光アノードが、触媒的に、液体の水から酸素を生成することができる、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１３９】
前記触媒材料が、本質的に金属酸化物および／または金属水酸化物からなるものではない、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１４０】
前記触媒材料が、第１の種類の金属イオン種と、第２の種類の金属イオン種とを含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１４１】
前記種類の金属イオン種のうち少なくとも１つがコバルトイオンを含む、請求項１４０に記載の光アノード。
【請求項１４２】
前記アニオン種が、リン酸塩の形態、硫酸塩の形態、炭酸塩の形態、ヒ酸塩の形態、亜リン酸塩の形態、ケイ酸塩の形態、またはホウ酸塩の形態を含む群から選択される、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１４３】
前記触媒材料が、第１の種類のアニオン種と、第２の種類のアニオン種とを含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１４４】
前記第１の種類のアニオン種が、金属水酸化物および／または金属酸化物である、請求項１４３に記載の光アノード。
【請求項１４５】
前記第２の種類のアニオン種がリンを含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１４６】
前記金属イオン種が、第１の種類の金属イオン種と、第２の種類の金属イオン種とを少なくとも含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１４７】
前記第１の種類の金属イオン種がコバルトイオンを含む、請求項１４６に記載の光アノード。
【請求項１４８】
前記第２の種類の金属イオン種が、ニッケルイオンまたはマンガンイオンを含む、請求項１４７に記載の光アノード。
【請求項１４９】
前記アニオン種が、本質的に水酸化物イオンまたは酸化物イオンからなるものではない、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１５０】
前記アニオン種が、第１の種類のアニオン種と、第２の種類のアニオン種とを少なくとも含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１５１】
前記第１の種類のアニオン種が、酸化物または水酸化物を含む、請求項１５０に記載の光アノード。
【請求項１５２】
前記第２の種類のアニオン種がリンを含む、請求項１５１に記載の光アノード。
【請求項１５３】
光電気化学セルであって、
光反応性電極と金属イオン種およびアニオン種を含む触媒材料とを含み、該触媒材料が、本質的に金属酸化物または金属水酸化物からなるものではない光アノードと；
少なくとも１つの第２の電極と；
電解質とを含み、
該光電気化学セルによって、水から酸素ガスを製造することが可能な、光電気化学セル。
【請求項１５４】
前記電解質が水を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１５５】
前記第１の電極と前記第２の電極とを接続するための手段をさらに含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１５６】
前記第２の電極が光反応性電極である、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１５７】
前記電解質が固体を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１５８】
前記電解質が、固体のポリマー電解質である、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１５９】
前記電解質が、非透過性の電解質である、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１６０】
前記水が、少なくとも１つの不純物を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１６１】
前記水が気体状態である、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１６２】
前記少なくとも１つの不純物が金属を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１６３】
前記少なくとも１つの不純物が、ハロゲン化物イオンを含む、請求項１６０に記載の光電気化学セル。
【請求項１６４】
前記少なくとも１つの不純物が気体である、請求項１６０に記載の光電気化学セル。
【請求項１６５】
酸化状態が（ｎ＋ｘ）の前記金属イオン種と、前記アニオン種とで実質的に非結晶性の組成物を規定し、酸化状態が（ｎ）の前記金属イオン種と、前記アニオン種とを含む組成物のＫｓｐ値が、酸化状態が（ｎ＋ｘ）の前記金属イオン種と、前記アニオン種とを含む組成物のＫｓｐ値も少なくとも１０３大きいＫｓｐ値を有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１６６】
前記Ｋｓｐ値が少なくとも１０５倍異なる、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１６７】
前記Ｋｓｐ値が少なくとも１０１０倍異なる、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１６８】
前記Ｋｓｐ値が少なくとも１０１５倍異なる、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１６９】
前記金属イオン種と前記アニオン種とが、前記金属イオン種の少なくとも一部分が繰り返し酸化され還元される動的平衡を含む触媒反応に関与し、それによって、それぞれ前記第１の電極と会合し、解離する、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１７０】
前記金属イオン種および前記アニオン種が、前記電解質中に含まれる水と動的平衡にある、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１７１】
前記金属イオン種がコバルトイオンを含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１７２】
前記アニオン種がリンを含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１７３】
前記光反応性電極が光反応性組成物を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１７４】
前記光反応性電極が、本質的に光反応性組成物からなる、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１７５】
前記光反応性電極が、本質的に光反応性組成物からなるものではない、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１７６】
前記光反応性組成物が、基板表面に膜として形成されている、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１７７】
前記光反応性組成物が実質的に半透明である、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１７８】
前記光反応性組成物がＦｅ２Ｏ３を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１７９】
前記光反応性組成物がＴｉＯ２を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１８０】
前記光反応性組成物および前記触媒材料が一体化するように結合する、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１８１】
前記光電気化学セルによって、水から水素ガスを製造することが可能な、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１８２】
前記光電気化学セルによって、前記第２の電極で燃料を生成することが可能な、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１８３】
前記燃料が水素である、請求項１８２に記載の光電気化学セル。
【請求項１８４】
前記燃料が炭化水素である、請求項１８２に記載の光電気化学セル。
【請求項１８５】
前記燃料が、一酸化炭素または二酸化炭素の還元から生じる任意の燃料である、請求項１８２に記載の光電気化学セル。
【請求項１】
触媒的に水から酸素を生成するための光アノードを形成する方法であって、
金属イオン種およびアニオン種を含む溶液を提供することと；
光反応性電極を提供することと；
該光反応性電極に電圧を印加することによって、該金属イオン種および該アニオン種から、前記光反応性電極に会合する触媒材料を形成させることとを含む、方法。
【請求項２】
水から酸素を生成する方法であって、
光反応性電極、
電解質、および
金属イオン種およびアニオン種を含み、該光反応性電極に一体化するように結合し、本質的に金属酸化物または金属水酸化物からなるものではない触媒材料を含む光電気化学セルを提供する工程と；
該光電気化学セルに光を照射し、水から酸素を生成する工程とを含む、方法。
【請求項３】
前記光反応性電極が光反応性組成物を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４】
前記光反応性電極が、本質的に光反応性組成物からなる、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記光反応性電極が、本質的に光反応性組成物からなるものではない、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記光反応性組成物が、基板表面に膜として形成される、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記光反応性組成物が実質的に半透明である、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記光反応性組成物がＦｅ２Ｏ３を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記光反応性組成物がＴｉＯ２を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記電圧が、電源によって前記光反応性電極に印加される、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記電源が電池である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記電圧が、前記光反応性電極に電磁放射線を露光することによって前記光反応性電極に印加される、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記電磁放射線が日光によって提供される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記電磁放射線が、人工光源によって提供される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記光反応性電極に、マスクを介して電磁放射線を露光する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記光アノードが、触媒的に、気体状態の水から酸素を生成することができる、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記光アノードが、触媒的に、液体の水から酸素を生成することができる、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記触媒材料が、本質的に金属酸化物および／または金属水酸化物からなるものではない、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記溶液が、対アニオンをさらに含み、該対アニオンが、金属イオン種を含む溶液を形成する前に、該金属イオン種と会合していた、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記溶液が、対カチオンをさらに含み、該対カチオンが、アニオン種を含む溶液を形成する前に、該アニオン種と会合していた、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記アニオン種が、本質的に水酸化物イオンまたは酸化物イオンからなるものではない、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記電圧が、約１分〜約２４時間、前記光反応性電極に印加される、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記触媒材料が、実質的に非結晶性である、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記触媒材料が、前記光反応性電極上に層を形成している、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
前記光反応性電極と会合する前記触媒材料が、実質的に均一な厚みを有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
前記光反応性電極と会合する前記触媒材料が、実質的に均一な厚みを有さない、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
前記光反応性電極と会合する前記触媒材料が、約１０μｍ未満の平均厚みを有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
前記光反応性電極と会合する前記触媒材料が、約１μｍ未満の平均厚みを有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
前記光反応性電極と会合する前記触媒材料が、約１００ｎｍ未満の平均厚みを有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０】
前記光反応性電極と会合する前記触媒材料が、約１０ｎｍ未満の平均厚みを有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１】
前記光反応性電極と会合する前記触媒材料が、約１ｎｍ未満の平均厚みを有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２】
前記光反応性電極と会合する前記触媒材料の厚みが、前記光反応性電極に電圧を印加する期間に依存する、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３３】
前記形成される触媒材料が、前記光反応性電極と会合する複数の合着した粒子を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３４】
前記アニオン種がリンを含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３５】
前記金属イオン種がコバルトイオンを含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３６】
前記触媒材料が実質的に半透明である、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３７】
酸化状態が（ｎ）の前記金属イオン種と前記アニオン種とを含む組成物のＫｓｐ値が、酸化状態が（ｎ＋ｘ）の前記金属イオン種と、前記アニオン種とで実質的に非結晶性の組成物を規定し、よりも少なくとも１０３大きいＫｓｐ値を有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３８】
前記光反応性組成物が、前記触媒材料に一体化するように結合する、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３９】
前記光電気化学セルが、第２の電極をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４０】
前記第１の電極と前記第２の電極とを接続するための手段をさらに含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記光電気化学セルが電源をさらに含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４２】
前記第２の電極が光反応性電極である、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４３】
前記照射が日光によって提供される、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４４】
前記照射が人工光源によって提供される、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４５】
前記人工光源がランプである、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記水が液体状態である、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４７】
前記水が気体状態である、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４８】
前記方法が、ほぼ周囲温度で行われる、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４９】
前記方法が、約３０℃よりも大きな温度で行われる、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５０】
前記水が、少なくとも１つの不純物を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５１】
前記少なくとも１つの不純物が金属を含む、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記金属が、金属元素、金属イオン、金属原子を含む化合物、または金属イオンを含むイオン種である、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記金属が、リチウム、ナトリウム、マグネシウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、カリウム、水銀、鉛、またはバリウムである、請求項５１に記載の方法。
【請求項５４】
前記少なくとも１つの不純物が、有機材料、有機低分子、細菌、医薬化合物、除草剤、殺虫剤、タンパク質、または無機化合物である、請求項５０に記載の方法。
【請求項５５】
前記無機化合物が、ホウ素、ケイ素、硫黄、窒素、シアン化物、リンまたはヒ素を含む、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記少なくとも１つの不純物が、約１０００ｐｐｍ未満の量で存在する、請求項５０に記載の方法。
【請求項５７】
前記少なくとも１つの不純物が、約１００ｐｐｍ未満の量で存在する、請求項５０に記載の方法。
【請求項５８】
前記少なくとも１つの不純物が、約１０ｐｐｍ未満の量で存在する、請求項５０に記載の方法。
【請求項５９】
前記少なくとも１つの不純物が、約１ｐｐｍ未満の量で存在する、請求項５０に記載の方法。
【請求項６０】
前記少なくとも１つの不純物が、約１００ｐｐｂ未満の量で存在する、請求項５０に記載の方法。
【請求項６１】
前記少なくとも１つの不純物が、約１０ｐｐｂ未満の量で存在する、請求項５０に記載の方法。
【請求項６２】
前記少なくとも１つの不純物が、約１ｐｐｂ未満の量で存在する、請求項５０に記載の方法。
【請求項６３】
前記少なくとも１つの不純物が気体である、請求項５０に記載の方法。
【請求項６４】
前記気体が前記電解質に溶解している、請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】
前記気体が一酸化炭素である、請求項６３に記載の方法。
【請求項６６】
前記気体が二酸化炭素である、請求項６３に記載の方法。
【請求項６７】
前記電解質または溶液のｐＨが、ほぼ中性である、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６８】
前記電解質または溶液のｐＨが、中性または中性より低い、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６９】
前記電解質または溶液のｐＨが約８〜約６である、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７０】
前記電解質または溶液のｐＨが約７〜約４である、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７１】
前記電解質または溶液のｐＨが約８未満である、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７２】
前記電解質または溶液のｐＨが約７〜約１である、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７３】
前記電解質または溶液のｐＨが約７〜約２である、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７４】
前記電解質または溶液のｐＨが約５〜約９である、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７５】
前記電解質または溶液のｐＨが約８より大きい、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７６】
前記金属イオン種と前記アニオン種とが、前記金属イオン種の少なくとも一部分が繰り返し酸化され還元される動的平衡を含む触媒反応に関与し、それによって、それぞれ前記第１の電極と会合し、解離する、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７７】
前記光電気化学セルに光を照射すると、前記第２の電極で燃料を生成する、請求項３９に記載の方法。
【請求項７８】
前記燃料が水素である、請求項７７に記載の方法。
【請求項７９】
前記燃料が炭化水素である、請求項７７に記載の方法。
【請求項８０】
前記燃料が、一酸化炭素または二酸化炭素の還元から生じる任意の燃料である、請求項７７に記載の方法。
【請求項８１】
前記光反応性組成物および前記触媒材料が一体化するように結合する、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８２】
前記金属イオン種が、第１の種類の金属イオン種と、第２の種類の金属イオン種とを少なくとも含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８３】
前記金属イオン種が、第１の種類の金属イオン種と、第２の種類の金属イオン種とを少なくとも含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８４】
前記第１の種類の金属イオン種がコバルトイオンを含む、請求項８３に記載の方法。
【請求項８５】
前記第２の種類の金属イオン種が、ニッケルイオンまたはマンガンイオンを含む、請求項８４に記載の方法。
【請求項８６】
前記アニオン種が、本質的に水酸化物イオンまたは酸化物イオンからなるものではない、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８７】
前記アニオン種が、第１の種類のアニオン種と、第２の種類のアニオン種とを少なくとも含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８８】
前記第１の種類のアニオン種が、酸化物または水酸化物を含む、請求項８７に記載の方法。
【請求項８９】
前記第２の種類のアニオン種がリンを含む、請求項８８に記載の方法。
【請求項９０】
触媒的に水から酸素を生成するための光アノードであって、
光反応性電極と；
該光反応性電極と会合し、コバルトイオン、リンを含むアニオン種を含む触媒材料とを含む、光アノード。
【請求項９１】
触媒的に水から酸素を生成するための光アノードであって、
光反応性組成物を含む光反応性電極と；
金属イオン種およびアニオン種を含む触媒材料とを含み、酸化状態が（ｎ＋ｘ）の該金属イオン種と、該アニオン種とで実質的に非結晶性の組成物を規定し、酸化状態が（ｎ）の該金属イオン種と、該アニオン種とを含む組成物のＫｓｐ値が、酸化状態が（ｎ＋ｘ）の該金属イオン種と、該アニオン種とを含む組成物よりも少なくとも１０３大きいＫｓｐ値を有する、光アノード。
【請求項９２】
触媒的に水から酸素を生成するための光アノードであって、
光反応性電極と；
金属イオン種およびアニオン種を含む触媒材料とを含み、光反応性電極に電圧を印加することによって該触媒材料が形成される、光アノード。
【請求項９３】
前記金属イオン種がコバルトイオンを含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項９４】
前記アニオン種がリンを含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項９５】
コバルトイオン対リンを含むアニオン種の比率が、約５：１〜約１：５である、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項９６】
コバルトイオン対リンを含むアニオン種の比率が、約３：１〜約１：３である、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項９７】
コバルトイオン対リンを含むアニオン種の比率が、約２：１である、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項９８】
コバルトイオン：リンを含むアニオン種：カチオン種の比率が約２：１：１である、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項９９】
前記リンを含むアニオン種が、ＨＰＯ４−２、Ｈ２ＰＯ４−２、ＰＯ４−３、Ｈ３ＰＯ３、ＨＰＯ３−２、Ｈ２ＰＯ３−２またはＰＯ３−３からなる群から選択される、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１００】
前記リンを含むアニオン種がＨＰＯ４−４である、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１０１】
前記光反応性電極が光反応性組成物を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１０２】
前記光反応性電極が、本質的に光反応性組成物からなる、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１０３】
前記光反応性電極が、本質的に光反応性組成物からなるものではない、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１０４】
前記光反応性組成物が、基板表面に膜として形成されている、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１０５】
前記光反応性組成物が実質的に半透明である、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１０６】
前記光反応性組成物がＦｅ２Ｏ３を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１０７】
前記光反応性組成物がＴｉＯ２を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１０８】
前記触媒材料が、実質的に非結晶性である、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１０９】
前記触媒材料が、前記光反応性電極上に層を形成している、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１１０】
前記光反応性電極と会合する前記触媒材料が、実質的に均一な厚みを有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１１１】
前記光反応性電極と会合する前記触媒材料が、実質的に均一な厚みを有さない、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１１２】
前記光反応性電極と会合する前記触媒材料が、約１０μｍ未満の平均厚みを有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１１３】
前記光反応性電極と会合する前記触媒材料が、約１μｍ未満の平均厚みを有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１１４】
前記光反応性電極と会合する前記触媒材料が、約１００ｎｍ未満の平均厚みを有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１１５】
前記光反応性電極と会合する前記触媒材料が、約１０ｎｍ未満の平均厚みを有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１１６】
前記光反応性電極と会合する前記触媒材料が、約１ｎｍ未満の平均厚みを有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１１７】
前記光反応性電極と会合する前記触媒材料が実質的に透明である、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１１８】
前記触媒材料が、前記光反応性材料上に形成された複数の合着した粒子を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１１９】
前記コバルトイオンと、前記リンを含むアニオン種とを含む錯体が、約１０−３〜約１０−２０のＫｓｐ定数を有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１２０】
前記リンを含むアニオン種が、構造ＰＯ（ＯＲ１）（ＯＲ２）（Ｒ３）を含み、ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、同じであっても、異なっていてもよく、Ｈ、アルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル、アリールまたはヘテロアリールであり、すべて、場合により置換されているか、または場合により存在しない、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１２１】
前記リンを含むアニオン種がＰＯ３Ｍｅ−２である、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１２２】
先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノードを備えている、水を電気分解するための光電気化学デバイス。
【請求項１２３】
前記触媒材料および前記光反応性組成物が、電気的に直接接続している、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１２４】
前記触媒材料および前記光反応性組成物が一体化するように結合する、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１２５】
前記Ｋｓｐ値が少なくとも１０５倍異なる、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１２６】
前記Ｋｓｐ値が少なくとも１０１０倍異なる、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１２７】
前記Ｋｓｐ値が少なくとも１０１５倍異なる、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１２８】
前記触媒材料が、カチオン種をさらに含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１２９】
前記カチオン種がＫ＋である、請求項１２８に記載の光アノード。
【請求項１３０】
前記電圧が、電源によって前記光反応性電極に印加される、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１３１】
前記電源が電池である、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１３２】
前記電圧が、光反応性電極に電磁放射線を露光することによって前記光反応性電極に印加される、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１３３】
前記電磁放射線が日光によって提供される、請求項１３２に記載の光アノード。
【請求項１３４】
前記電磁放射線が、人工光源によって提供される、請求項１３２に記載の光アノード。
【請求項１３５】
前記光反応性電極に、マスクを介して電磁放射線を露光する、請求項１３２に記載の光アノード。
【請求項１３６】
前記組成物の形成が、電磁放射線を受けた量が少ない領域よりも、大きい電磁放射線を露光した領域で大きい、請求項１３５に記載の光アノード。
【請求項１３７】
前記光アノードが、触媒的に、気体状態の水から酸素を生成することができる、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１３８】
前記光アノードが、触媒的に、液体の水から酸素を生成することができる、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１３９】
前記触媒材料が、本質的に金属酸化物および／または金属水酸化物からなるものではない、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１４０】
前記触媒材料が、第１の種類の金属イオン種と、第２の種類の金属イオン種とを含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１４１】
前記種類の金属イオン種のうち少なくとも１つがコバルトイオンを含む、請求項１４０に記載の光アノード。
【請求項１４２】
前記アニオン種が、リン酸塩の形態、硫酸塩の形態、炭酸塩の形態、ヒ酸塩の形態、亜リン酸塩の形態、ケイ酸塩の形態、またはホウ酸塩の形態を含む群から選択される、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１４３】
前記触媒材料が、第１の種類のアニオン種と、第２の種類のアニオン種とを含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１４４】
前記第１の種類のアニオン種が、金属水酸化物および／または金属酸化物である、請求項１４３に記載の光アノード。
【請求項１４５】
前記第２の種類のアニオン種がリンを含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１４６】
前記金属イオン種が、第１の種類の金属イオン種と、第２の種類の金属イオン種とを少なくとも含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１４７】
前記第１の種類の金属イオン種がコバルトイオンを含む、請求項１４６に記載の光アノード。
【請求項１４８】
前記第２の種類の金属イオン種が、ニッケルイオンまたはマンガンイオンを含む、請求項１４７に記載の光アノード。
【請求項１４９】
前記アニオン種が、本質的に水酸化物イオンまたは酸化物イオンからなるものではない、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１５０】
前記アニオン種が、第１の種類のアニオン種と、第２の種類のアニオン種とを少なくとも含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光アノード。
【請求項１５１】
前記第１の種類のアニオン種が、酸化物または水酸化物を含む、請求項１５０に記載の光アノード。
【請求項１５２】
前記第２の種類のアニオン種がリンを含む、請求項１５１に記載の光アノード。
【請求項１５３】
光電気化学セルであって、
光反応性電極と金属イオン種およびアニオン種を含む触媒材料とを含み、該触媒材料が、本質的に金属酸化物または金属水酸化物からなるものではない光アノードと；
少なくとも１つの第２の電極と；
電解質とを含み、
該光電気化学セルによって、水から酸素ガスを製造することが可能な、光電気化学セル。
【請求項１５４】
前記電解質が水を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１５５】
前記第１の電極と前記第２の電極とを接続するための手段をさらに含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１５６】
前記第２の電極が光反応性電極である、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１５７】
前記電解質が固体を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１５８】
前記電解質が、固体のポリマー電解質である、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１５９】
前記電解質が、非透過性の電解質である、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１６０】
前記水が、少なくとも１つの不純物を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１６１】
前記水が気体状態である、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１６２】
前記少なくとも１つの不純物が金属を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１６３】
前記少なくとも１つの不純物が、ハロゲン化物イオンを含む、請求項１６０に記載の光電気化学セル。
【請求項１６４】
前記少なくとも１つの不純物が気体である、請求項１６０に記載の光電気化学セル。
【請求項１６５】
酸化状態が（ｎ＋ｘ）の前記金属イオン種と、前記アニオン種とで実質的に非結晶性の組成物を規定し、酸化状態が（ｎ）の前記金属イオン種と、前記アニオン種とを含む組成物のＫｓｐ値が、酸化状態が（ｎ＋ｘ）の前記金属イオン種と、前記アニオン種とを含む組成物のＫｓｐ値も少なくとも１０３大きいＫｓｐ値を有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１６６】
前記Ｋｓｐ値が少なくとも１０５倍異なる、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１６７】
前記Ｋｓｐ値が少なくとも１０１０倍異なる、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１６８】
前記Ｋｓｐ値が少なくとも１０１５倍異なる、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１６９】
前記金属イオン種と前記アニオン種とが、前記金属イオン種の少なくとも一部分が繰り返し酸化され還元される動的平衡を含む触媒反応に関与し、それによって、それぞれ前記第１の電極と会合し、解離する、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１７０】
前記金属イオン種および前記アニオン種が、前記電解質中に含まれる水と動的平衡にある、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１７１】
前記金属イオン種がコバルトイオンを含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１７２】
前記アニオン種がリンを含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１７３】
前記光反応性電極が光反応性組成物を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１７４】
前記光反応性電極が、本質的に光反応性組成物からなる、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１７５】
前記光反応性電極が、本質的に光反応性組成物からなるものではない、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１７６】
前記光反応性組成物が、基板表面に膜として形成されている、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１７７】
前記光反応性組成物が実質的に半透明である、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１７８】
前記光反応性組成物がＦｅ２Ｏ３を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１７９】
前記光反応性組成物がＴｉＯ２を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１８０】
前記光反応性組成物および前記触媒材料が一体化するように結合する、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１８１】
前記光電気化学セルによって、水から水素ガスを製造することが可能な、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１８２】
前記光電気化学セルによって、前記第２の電極で燃料を生成することが可能な、先行する請求項のいずれか１項に記載の光電気化学セル。
【請求項１８３】
前記燃料が水素である、請求項１８２に記載の光電気化学セル。
【請求項１８４】
前記燃料が炭化水素である、請求項１８２に記載の光電気化学セル。
【請求項１８５】
前記燃料が、一酸化炭素または二酸化炭素の還元から生じる任意の燃料である、請求項１８２に記載の光電気化学セル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図６】
【図７−１】
【図７−２】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１６】
【図１７Ａ】
【図１７Ｂ】
【図１７Ｃ】
【図１７Ｄ】
【図１７Ｅ】
【図１７Ｆ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図６】
【図７−１】
【図７−２】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１６】
【図１７Ａ】
【図１７Ｂ】
【図１７Ｃ】
【図１７Ｄ】
【図１７Ｅ】
【図１７Ｆ】
【公表番号】特表２０１２−５０５３１０（Ｐ２０１２−５０５３１０Ａ）
【公表日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５３１０１９（Ｐ２０１１−５３１０１９）
【出願日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／００５５２１
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０４２１９６
【国際公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【出願人】（５９６０６０６９７）マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー (233)
【出願人】（５１０３３３９５５）サン カタリティックス コーポレイション (2)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／００５５２１
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０４２１９６
【国際公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【出願人】（５９６０６０６９７）マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー (233)
【出願人】（５１０３３３９５５）サン カタリティックス コーポレイション (2)
【Ｆターム（参考）】
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