專利名稱：一種聚光-轉(zhuǎn)光復合增強型太陽能光催化分解水制氫系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種聚光-轉(zhuǎn)光復合增強型太陽能光催化分解水制氫系統(tǒng)，尤其是一 種集“聚光、轉(zhuǎn)光和光催化”多種功能于一體的新型循環(huán)式太陽能光催化分解水制氫系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在解決全球性的能源和環(huán)境危機中，利用自然界豐富的太陽能光催化制氫作為是 一條可持續(xù)發(fā)展的新能源途徑，正日益受到國際社會的高度關注，太陽能光催化制氫材料 與技術(shù)已成為當前新能源技術(shù)領域的研究熱點和重點之一。在太陽能光伏發(fā)電電解水制 氫、太陽能熱化學分解水及生物質(zhì)制氫、太陽能光催化分解水制氫等幾種途徑中，利用高 效、穩(wěn)定的太陽光光催化材料構(gòu)建新型太陽能直接分解純水制氫(氧)系統(tǒng)最具吸引力，潛 在的經(jīng)濟和社會價值巨大。目前，光催化制氫反應體系主要包括光催化分解純水制氫體系及含有犧牲試劑制 氫體系兩大類。與后者相比，具有氧化還原特性的“z scheme"型光催化體系，由于沒有介 質(zhì)的消耗，因而在實際應用方面將會更具優(yōu)勢。隨著一些新型光催化材料的出現(xiàn)，如改性 TiO2, TaON, Ta3N5, BiVO4等。人們構(gòu)建了一些新的光催化制氫系統(tǒng)，如Abe等以Pt/TaON為 還原光催化劑，以PVWO3為氧化光催化劑，在Ι0_3/Γ溶液中實現(xiàn)了水的分解，量子效率達到 了 0. 14%。通過&02、CNs改性和納米結(jié)構(gòu)化，可以顯著提高Ta3N5的光催化活性，Masashi Tabata等人在Ι0_3/Γ溶液中同樣也實現(xiàn)了水的直接分解制氫和制氧。由于光轉(zhuǎn)換-催化 反應體系性能受到光催化材料光譜響應特性、光子轉(zhuǎn)換效率以及穩(wěn)定性眾多因素的影響， 到目前為止，太陽能光催化制氫仍未達到實用化性能要求。通過國內(nèi)外文獻資料的了解，光催化效果好、性能穩(wěn)定的光催化材料目前主要是 一些在紫外、近紫外高能光子激發(fā)下響應好、光子轉(zhuǎn)換效率高的改性的或者是未改性的半 導體氧化物、氮氧化物、氮化物材料，如C、N、B、摻雜TiO2，TaON, Ta3N5, CNTs-Ta3N5,BiVO4等， 可通過射頻磁控濺射、脈沖激光沉積、液相沉積法、溶膠_凝膠等方法制成光催化薄膜進行 應用。透明紅外轉(zhuǎn)光材料通過雙光子、三光子等多光子過程將太陽光中低能態(tài)紅外光子轉(zhuǎn) 換為高能態(tài)可見、近紫外或者是藍綠光。通過光催化和光轉(zhuǎn)換兩種不同材料的有效復合，即 可獲得一種集轉(zhuǎn)光和光催化功能于一體的新型光轉(zhuǎn)換_催化復合材料。到目前為止，這種 光轉(zhuǎn)換_催化復合材料以及以它為基礎的集“聚光、轉(zhuǎn)光和光催化”多種功能于一體的新型 太陽能光催化分解水制氫系統(tǒng)還未出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高效、穩(wěn)定的聚光_轉(zhuǎn)光復合增強型太陽能光催化分解 水制氫系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種聚光-轉(zhuǎn)光復合增強型太陽能光催化分解水制氫系 統(tǒng)，其特征是由太陽光采集_傳輸單元、光轉(zhuǎn)換_催化制氫反應單元、光轉(zhuǎn)換_催化制氧反 應單元和介質(zhì)循環(huán)控制單元組成；太陽光經(jīng)過太陽光采集_傳輸單元的采集與傳輸，注入到光轉(zhuǎn)換_催化制氫反應單元和光轉(zhuǎn)換_催化制氧反應單元，與反應介質(zhì)產(chǎn)生相互作用，發(fā) 生光催化制氫反應；其中光轉(zhuǎn)換_催化制氫反應單元由反應器罐體(A)、“光轉(zhuǎn)換_催化”制 氫反應陣列、聯(lián)接器、氣體分離膜和反應介質(zhì)共同組成；太陽光采集_傳輸單元由菲涅爾透 鏡、聚光器和太陽能自動跟蹤器、導光纖維共同組成；菲涅爾透鏡在聚光器的上面，聚光器 底部聯(lián)接導光纖維，光轉(zhuǎn)換_催化制氫反應單元通過“光轉(zhuǎn)換-催化”制氫反應陣列端口的 聯(lián)接器與太陽光采集-傳輸單元導光纖維的輸出端聯(lián)通，通過反應器罐體(A)上部的氫氣 輸送管道與儲氫裝置聯(lián)通；光轉(zhuǎn)換-催化制氧反應單元由反應器罐體(B)、光轉(zhuǎn)換-催化制 氧反應陣列、聯(lián)接器、反應介質(zhì)和氣體分離膜和反應介質(zhì)共同組成，通過光轉(zhuǎn)換-催化制氧 反應陣列端口的聯(lián)接器與太陽光采集_傳輸單元導光纖維的輸出端聯(lián)通；光轉(zhuǎn)換_催化制 氫反應單元和光轉(zhuǎn)換_催化制氧反應單元，通過介質(zhì)循環(huán)控制單元進行反應介質(zhì)的循環(huán)交 換與濃度調(diào)控；其中，光轉(zhuǎn)換_催化制氫反應陣列由光轉(zhuǎn)換_催化制氫復合材料組成，并根 據(jù)需要進行設計組合；光轉(zhuǎn)換-催化制氧反應陣列由光轉(zhuǎn)換-催化制氧復合材料組成，并根 據(jù)需要進行設計組合。其中所述的光轉(zhuǎn)換-催化制氫復合材料和光轉(zhuǎn)換-催化制氧復合材料的形狀為纖 維狀、棒狀或管狀。所述的介質(zhì)循環(huán)控制單元由循環(huán)管道、循環(huán)泵和介質(zhì)濃度調(diào)控器共同組成，聯(lián)通 光催化制氫反應單元和光催化制氧反應單元，進行氧化-還原介質(zhì)的循環(huán)交換與濃度調(diào) 控；循環(huán)管道從反應器罐體(A)的上部出口與反應器罐體(B)的下部入口相聯(lián)，循環(huán)管道從 反應器罐體(A)的下部出口與反應器罐體(B)的上部入口相聯(lián)，其中，介質(zhì)濃度調(diào)控器由水 箱、導流管和流量控制器組成，通過導流管與循環(huán)管道實現(xiàn)聯(lián)通。所述的反應介質(zhì)由水和氧化_還原陰離子團共同組成；氧化_還原陰離子團由碘 的離子化合物和碘酸鹽按照摩爾比例0.5 1 1，氧化-還原陰離子在水溶液中的摩爾濃 度為0. 1 10% ；其中，碘的離子化合物至少為碘化納或碘化鉀的一種，碘酸鹽至少為碘酸 鈉或碘酸鉀的一種。所述的氣體分離膜6位于循環(huán)管道入口，阻隔光催化反應產(chǎn)物H2和O2的通過；氣 體分離膜10位于反應介質(zhì)上方，起阻隔H2O的作用；氣體分離膜6為全氟磺酸膜，氣體分離 膜10為聚酰胺或聚酰亞胺膜中的任意一種。本發(fā)明所述的光轉(zhuǎn)換-催化制氫復合材料由透明紅外轉(zhuǎn)光芯層和光催化制氫膜 層組成；光轉(zhuǎn)換-催化制氧復合材料由透明紅外轉(zhuǎn)光芯層和光催化制氧膜層組成；其中，透 明紅外轉(zhuǎn)光芯層由透明紅外轉(zhuǎn)光玻璃材料或透明紅外轉(zhuǎn)光玻璃薄膜復合材料制備而成；光 催化制氫膜層由貴金屬復合改性的Ta0N、Ta3N5、BiV04或改性TiO2中的任意一種制備而成； 光催化制氧膜層由貴金屬復合改性WO3制備而成；貴金屬至少為Pt或Ir中的一種。優(yōu)選所述的透明紅外轉(zhuǎn)光玻璃材料為摻雜紅外上轉(zhuǎn)換稀土功能離子的硅酸鹽玻 璃、磷酸鹽玻璃或者氟氧化物玻璃中的任意一種；紅外上轉(zhuǎn)換稀土功能離子由敏化離子 Yb3+和發(fā)光離子Tm3+或Er3+中的至少一種共同組成，其中敏化離子Yb3+摻雜摩爾量為透明 紅外轉(zhuǎn)光玻璃材料中氧化物組成摩爾總量的2 30% ;Yb3+ (Tm3+和/或Er3+)的摩爾比 例為0. 1 5 10。優(yōu)選所述的透明紅外轉(zhuǎn)光玻璃薄膜復合材料由透明玻璃基體和透明紅外轉(zhuǎn)光薄 膜共同組成；其中，透明紅外轉(zhuǎn)光薄膜的厚度為.01 Imm ；透明玻璃基體為石英玻璃、硅酸鹽玻璃、鎂鋁硅酸鹽玻璃或硼硅酸鹽玻璃中的任意一種；透明紅外轉(zhuǎn)光薄膜由硅酸鹽或磷 酸鹽基質(zhì)與納米晶 NaYF4: Yb3+，(Tm3+、Er3+)、LiYF4: Yb3+，(Tm3+、Er3+)、YAG: Yb3+，(Tm3+、Er3+)中 的至少一種共同組成的；納米晶含量為透明紅外轉(zhuǎn)光薄膜所用的硅酸鹽或磷酸鹽基質(zhì)重量 的5 30%。有益效果1、在新型太陽能光催化分解水制氫系統(tǒng)中，太陽光經(jīng)過聚集和光譜轉(zhuǎn)換雙重作用 后，顯著增強了光催化響應光譜強度，使得光催化材料與反應介質(zhì)相互作用，發(fā)生高效、穩(wěn) 定的光催化制氫反應。2、新型太陽能光催化分解水制氫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、可設計性強，具有光子轉(zhuǎn)換效率 高、性能穩(wěn)定等優(yōu)點，能充分轉(zhuǎn)換利用太陽能和適應不同的太陽光照條件，易于進行大規(guī)模 推廣和應用。


圖1本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；其中1_太陽光采集_傳輸單元的太陽光采集器；2-導光纖維；3-聯(lián)接器；4-光 轉(zhuǎn)換_催化制氫反應陣列；5-光轉(zhuǎn)換-催化制氧反應陣列；6-氣體分離膜；7-循環(huán)管道； 8-循環(huán)管道；9-循環(huán)泵；10-水汽分離膜；Il-H2輸送管道；12-流量控制器；13-水箱； 14-導流管圖2太陽光采集-傳輸單元的1部分結(jié)構(gòu)其中15—涅爾透鏡，16-聚光器， 17-太陽能自動跟蹤器，2-導光纖維圖3三合一光纖聯(lián)接頭主視和左視圖；圖4光轉(zhuǎn)換_催化制氫反應陣列俯視圖。
具體實施例方式實施例1 本發(fā)明的結(jié)構(gòu)如圖1所示由太陽光采集_傳輸單元、光轉(zhuǎn)換_催化制氫反應單 元、光轉(zhuǎn)換_催化制氧反應單元、介質(zhì)循環(huán)控制單元構(gòu)成。太陽光采集-傳輸單元(如圖2所示)由菲涅爾透鏡(15)、聚光器(16)和太陽能 自動跟蹤器(17)、導光纖維(2)共同組成。菲涅爾透鏡(15)在聚光器(16)的上面，聚光器 (16)底部聯(lián)接導光纖維(2)。光轉(zhuǎn)換-催化制氫反應單元由反應器罐體㈧、光轉(zhuǎn)換_催化制氫反應陣列⑷、 反應液和氣體分離膜(6，10)共同組成，通過光轉(zhuǎn)換-催化制氫反應陣列(4)端口的聯(lián)接 器(3，如圖3所示)與太陽光采集-傳輸單元導光纖維(2)的輸出端聯(lián)通，通過反應器罐 體(A)上部的氫氣輸送管道(11)與儲氫裝置聯(lián)通。光轉(zhuǎn)換_催化制氧反應單元由反應器 罐體(B)、光轉(zhuǎn)換-催化制氧反應陣列(5)、反應液和氣體分離膜(6，10)共同組成，通過光 轉(zhuǎn)換-催化制氧反應陣列(5)端口的聯(lián)接器(3)與太陽光采集-傳輸單元導光纖維(2)的 輸出端聯(lián)通。光轉(zhuǎn)換_催化制氫反應單元和光轉(zhuǎn)換_催化制氧反應單元，通過介質(zhì)循環(huán)控 制單元進行反應介質(zhì)的循環(huán)交換與濃度調(diào)控。介質(zhì)循環(huán)控制單元由循環(huán)管道(7，8)、循環(huán) 泵(9)、介質(zhì)濃度調(diào)控器共同組成，聯(lián)通光催化制氫反應單元和光催化制氧反應單元，進行氧化-還原介質(zhì)的循環(huán)交換與濃度調(diào)控。介質(zhì)濃度調(diào)控器由流量控制器(12)、水箱(13)和 導流管(14)組成，通過導流管(14)與循環(huán)管道(8)實現(xiàn)聯(lián)通。反應介質(zhì)由水、碘酸鈉、碘 化鈉共同組成，溶液中碘酸根和碘離子的摩爾濃度均為0. 5%。氣體分離膜(6)為全氟磺酸 膜，氣體分離膜(10)為聚酰亞胺膜。光轉(zhuǎn)換-催化制氫反應陣列(4)由棒狀的光轉(zhuǎn)換_催化制氫復合材料構(gòu)成上下3 層，每層6根的陣列。棒狀光轉(zhuǎn)換_催化制氫復合材料由摻雜2% Yb3+和0. 1 % Tm3+的透明 轉(zhuǎn)光稀土硅鹽酸玻璃棒(直徑為3. Omm)與表面Pt擔載的TaON光催化制氫膜層共同組成。 以透明轉(zhuǎn)光稀土硅鹽酸玻璃棒為芯層，通過磁控濺射(以純度為99. 99%的Ta2O5為原料) 并輔以熱處理復合改性(氨氣流量20mL/min，800°C保溫10小時；質(zhì)量濃度5 %的H2PtCl6溶 液中浸漬，550°C下保溫1小時)，即可生成厚度約480nm、Pt擔載質(zhì)量比例為0. 5%的TaON 光催化制氫膜層?！肮廪D(zhuǎn)換-催化”制氧反應陣列(5)由棒狀的光催化制氧復合材料構(gòu)成上下3層， 每層6根(如圖4所示)的陣列。棒狀的光催化制氧材料由棒狀透明紅外轉(zhuǎn)光玻璃薄膜復 合材料(基體石英玻璃，直徑3mm，市售；薄膜組成硼硅酸鹽玻璃，納米晶YAG:25% Yb3+， 0. 2% Tm3+摻量為15% )與表面Pt擔載WO3光催化制氧膜層共同組成。以棒狀透明紅外轉(zhuǎn) 光玻璃薄膜復合材料為芯層，通過溶膠凝膠法(以純度為99. 0%的硝酸鎢為原料，經(jīng)過水 解、涂膜及450°C/1小時后處理成WO3納米膜)及復合改性處理(質(zhì)量濃度為5% WH2PtCl6 溶液中浸漬，520°C熱處理1小時)在表面生成厚度為320nm、Pt擔載質(zhì)量比例為0. 45%的 WO3光催化制氧膜層。新型太陽能光催化分解水制氫系統(tǒng)在夏天太陽光照下，可獲得83/μ molh—1的氫 氣釋放率。實施例2本發(fā)明的結(jié)構(gòu)如圖1所示由太陽光采集_傳輸單元、光轉(zhuǎn)換_催化制氫反應單 元、光轉(zhuǎn)換_催化制氧反應單元、介質(zhì)循環(huán)控制單元構(gòu)成。太陽光采集-傳輸單元(如圖2所示)由菲涅爾透鏡(15)、聚光器(16)和太陽能 自動跟蹤器(17)、導光纖維(2)共同組成。菲涅爾透鏡(15)在聚光器(16)的上面，聚光器 (16)底部聯(lián)接導光纖維(2)。光轉(zhuǎn)換-催化制氫反應單元由反應器罐體㈧、光轉(zhuǎn)換_催化制氫反應陣列⑷、 反應液和氣體分離膜(6，10)共同組成，通過光轉(zhuǎn)換-催化制氫反應陣列(4)端口的聯(lián)接器 (3，如圖3所示)與太陽光采集-傳輸單元導光纖維(2)的輸出端聯(lián)通，通過反應器罐體 (A)上部的氫氣輸送管道(11)與儲氫裝置聯(lián)通。光轉(zhuǎn)換-催化制氧反應單元由反應器罐 體(B)、光轉(zhuǎn)換-催化制氧反應陣列(5)、反應液和氣體分離膜(6，10)共同組成，通過聯(lián)接 器(3)與太陽光采集-傳輸單元導光纖維(2)的輸出端聯(lián)通。光轉(zhuǎn)換-催化制氫反應單元 和光轉(zhuǎn)換_催化制氧反應單元，通過介質(zhì)循環(huán)控制單元進行反應介質(zhì)的循環(huán)交換與濃度調(diào) 控。介質(zhì)循環(huán)控制單元由循環(huán)管道(7，8)、循環(huán)泵(9)、介質(zhì)濃度調(diào)控器共同組成，聯(lián)通光催 化制氫反應單元和光催化制氧反應單元，進行氧化_還原介質(zhì)的循環(huán)交換與濃度調(diào)控。介 質(zhì)濃度調(diào)控器由流量控制器(12)、水箱(13)和導流管(14)組成，通過導流管(14)與循環(huán) 管道(8)實現(xiàn)聯(lián)通。反應介質(zhì)由水、碘酸鈉、碘化鈉共同組成，溶液中碘酸根和碘離子的離 子濃度均為0.5%。氣體分離膜(6)為全氟磺酸膜，氣體分離膜(10)為聚酰胺膜。
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光轉(zhuǎn)換-催化制氫反應陣列(4)由棒狀光轉(zhuǎn)換_催化制氫復合材料構(gòu)成上下4 層，每層6根的陣列。棒狀光轉(zhuǎn)換_催化制氫復合材料由摻雜2% Yb3+和0. 1 % Tm3+的透明 轉(zhuǎn)光稀土硅鹽酸玻璃管(外徑3. Omm,內(nèi)徑2mm)與表面Pt擔載的Ta3N5光催化制氫膜層共 同組成。以透明轉(zhuǎn)光稀土硅鹽酸玻璃棒為芯層，通過磁控濺射(以純度為99. 99%的Ta2O5 為原料)并輔以熱處理復合改性(氨氣流量20mL/min，85(TC保溫20小時；質(zhì)量濃度8% 的H2PtCl6溶液中浸漬，550°C下保溫1小時)，即可生成厚度約350nm、Pt擔載質(zhì)量比例為 0.6%的Ta3N5光催化制氫膜層?！肮廪D(zhuǎn)換_催化”制氧反應陣列(5)由棒狀的光催化制氧復合材料構(gòu)成上下4層， 每層6根的陣列。棒狀光催化制氧材料由棒狀透明紅外轉(zhuǎn)光玻璃薄膜復合材料(基體石 英玻璃棒，直徑3mm，市售；薄膜組成β -NaYF4:20% Yb3+,0. 2% Tm3+納米晶摻量為硼硅酸鹽 玻璃基質(zhì)質(zhì)量的10% )與表面Pt擔載WO3光催化制氧膜層共同組成。以棒狀透明紅外轉(zhuǎn) 光玻璃薄膜復合材料為芯層，通過溶膠凝膠法(以純度為99. 0%的硝酸鎢為原料，經(jīng)過水 解、涂膜及450°C/1小時后處理成WO3納米膜)及復合改性處理(質(zhì)量濃度為5% WH2PtCl6 溶液中浸漬，520°C熱處理1小時)在表面生成厚度為220nm、Pt擔載質(zhì)量比例為0. 45%的 WO3光催化制氧膜層。新型太陽能光催化分解水制氫系統(tǒng)在夏天太陽光照下，可獲得68/μ molh—1的氫 氣釋放率。
權(quán)利要求
一種聚光 轉(zhuǎn)光復合增強型太陽能光催化分解水制氫系統(tǒng)，其特征是由太陽光采集 傳輸單元、光轉(zhuǎn)換 催化制氫反應單元、光轉(zhuǎn)換 催化制氧反應單元和介質(zhì)循環(huán)控制單元組成；太陽光經(jīng)過太陽光采集 傳輸單元的采集與傳輸，注入到光轉(zhuǎn)換 催化制氫反應單元和光轉(zhuǎn)換 催化制氧反應單元，與反應介質(zhì)產(chǎn)生相互作用，發(fā)生光催化制氫反應；其中光轉(zhuǎn)換 催化制氫反應單元由反應器罐體(A)、“光轉(zhuǎn)換 催化”制氫反應陣列(4)、聯(lián)接器(3)、氣體分離膜(6，10)和反應介質(zhì)共同組成；太陽光采集 傳輸單元由菲涅爾透鏡(15)、聚光器(16)和太陽能自動跟蹤器(17)、導光纖維(2)共同組成；菲涅爾透鏡(15)在聚光器(16)的上面，聚光器(16)底部聯(lián)接導光纖維(2)，光轉(zhuǎn)換 催化制氫反應單元通過“光轉(zhuǎn)換 催化”制氫反應陣列端口的聯(lián)接器(3)與太陽光采集 傳輸單元導光纖維(2)的輸出端聯(lián)通，通過反應器罐體(A)上部的氫氣輸送管道(11)與儲氫裝置聯(lián)通；光轉(zhuǎn)換 催化制氧反應單元由反應器罐體(B)、光轉(zhuǎn)換 催化制氧反應陣列(5)、聯(lián)接器(3)、反應介質(zhì)和氣體分離膜(6，10)和反應介質(zhì)共同組成，通過光轉(zhuǎn)換 催化制氧反應陣列(5)端口的聯(lián)接器(3)與太陽光采集 傳輸單元導光纖維(2)的輸出端聯(lián)通；光轉(zhuǎn)換 催化制氫反應單元和光轉(zhuǎn)換 催化制氧反應單元，通過介質(zhì)循環(huán)控制單元進行反應介質(zhì)的循環(huán)交換與濃度調(diào)控；其中，光轉(zhuǎn)換 催化制氫反應陣列(4)由光轉(zhuǎn)換 催化制氫復合材料組成，并根據(jù)需要進行設計組合；光轉(zhuǎn)換 催化制氧反應陣列(5)由光轉(zhuǎn)換 催化制氧復合材料組成，并根據(jù)需要進行設計組合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制氫系統(tǒng)，其特征在于所述的光轉(zhuǎn)換-催化制氫復合材料 和光轉(zhuǎn)換_催化制氧復合材料的形狀為纖維狀、棒狀或管狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制氫系統(tǒng)，其特征在于所述的介質(zhì)循環(huán)控制單元由循環(huán)管 道(7，8)、循環(huán)泵(9)和介質(zhì)濃度調(diào)控器共同組成，聯(lián)通光催化制氫反應單元和光催化制氧 反應單元，進行氧化-還原介質(zhì)的循環(huán)交換與濃度調(diào)控；循環(huán)管道(7)從反應器罐體(A)的 上部出口與反應器罐體(B)的下部入口相聯(lián)，循環(huán)管道(8)從反應器罐體(A)的下部出口 與反應器罐體(B)的上部入口相聯(lián)，其中，介質(zhì)濃度凋控器由水箱(13)、導流管(14)和流量 控制器(12)組成，通過導流管(14)與循環(huán)管道⑶實現(xiàn)聯(lián)通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制氫系統(tǒng)，其特征在于所述的反應介質(zhì)由水和氧化-還原 陰離子團共同組成；氧化_還原陰離子團由碘的離子化合物和碘酸鹽按照摩爾比例0.5 1 1，氧化-還原陰離子在水溶液中的摩爾濃度為0.1 10% ；其中，碘的離子化合物至 少為碘化納或碘化鉀的一種，碘酸鹽至少為碘酸鈉或碘酸鉀的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制氫系統(tǒng)，其特征在于所述的氣體分離膜(6)位于循環(huán)管 道入口，阻隔光催化反應產(chǎn)物H2和O2的通過；氣體分離膜(10)位于反應介質(zhì)上方，起阻隔 H2O的作用；氣體分離膜(6)為全氟磺酸膜，氣體分離膜(10)為聚酰胺或聚酰亞胺膜中的任 意一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制氫系統(tǒng)，其特征在于所述的光轉(zhuǎn)換-催化制氫復合材料 由透明紅外轉(zhuǎn)光芯層和光催化制氫膜層組成；光轉(zhuǎn)換-催化制氧復合材料由透明紅外轉(zhuǎn) 光芯層和光催化制氧膜層組成；其中，透明紅外轉(zhuǎn)光芯層由透明紅外轉(zhuǎn)光玻璃材料或透明 紅外轉(zhuǎn)光玻璃薄膜復合材料制備而成；光催化制氫膜層由貴金屬復合改性的TaON、Ta3N5, BiVO4或改性TiO2中的任意一種制備而成；光催化制氧膜層由貴金屬復合改性WO3制備而 成；貴金屬至少為Pt或Ir中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的的制氫系統(tǒng)，其特征在于所述的透明紅外轉(zhuǎn)光玻璃材料為 摻雜紅外上轉(zhuǎn)換稀土功能離子的硅酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃或者氟氧化物玻璃中的任意一 種；紅外上轉(zhuǎn)換稀土功能離子由敏化離子Yb3+和發(fā)光離子Tm3+或Er3+中的至少一種共同組 成，其中敏化離子Yb3+摻雜摩爾量為透明紅外轉(zhuǎn)光玻璃材料中氧化物組成摩爾總量的2 30% ；Yb3+ (Tm3+和 / 或 Er3+)的摩爾比例為 0. 1 5 10。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的的制氫系統(tǒng)，其特征在于所述的透明紅外轉(zhuǎn)光玻璃薄膜 復合材料由透明玻璃基體和透明紅外轉(zhuǎn)光薄膜共同組成；其中，透明紅外轉(zhuǎn)光薄膜的厚度 為.01 Imm ；透明玻璃基體為石英玻璃、硅酸鹽玻璃、鎂鋁硅酸鹽玻璃或硼硅酸鹽玻璃中 的任意一種；透明紅外轉(zhuǎn)光薄膜由硅酸鹽或磷酸鹽基質(zhì)與納米晶NaYF4:Yb3+，(Tm3+、Er3+)、 LiYF4:Yb3+, (Tm3+、Er3+)、YAG:Yb3+，(Tm3+、Er3+)中的至少一種共同組成的；納米晶含量為透 明紅外轉(zhuǎn)光薄膜所用的硅酸鹽或磷酸鹽基質(zhì)重量的5 30%。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種聚光-轉(zhuǎn)光復合增強型太陽能光催化分解水制氫系統(tǒng)，該系統(tǒng)由太陽光采集-傳輸單元、光轉(zhuǎn)換-催化制氫反應單元、光轉(zhuǎn)換-催化制氧反應單元、介質(zhì)循環(huán)控制單元構(gòu)成。太陽光經(jīng)過聚集、轉(zhuǎn)換雙重作用顯著增強了光催化響應光譜強度，介質(zhì)循環(huán)控制單元有力保證了反應介質(zhì)組分的循環(huán)交換與濃度穩(wěn)定，多重作用使得光催化材料能夠與反應介質(zhì)產(chǎn)生良好的相互作用，發(fā)生高效、穩(wěn)定的光催化制氫反應。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、可設計性強，具有光子轉(zhuǎn)換效率高、性能穩(wěn)定等優(yōu)點，能充分轉(zhuǎn)換利用太陽能和適應不同的太陽光照條件，易于進行大規(guī)模推廣和應用。
文檔編號C01B3/04GK101973519SQ20101029100
公開日2011年2月16日 申請日期2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者倪亞茹, 張其土, 王衛(wèi), 許仲梓, 陸春華 申請人:南京工業(yè)大學