專利名稱：一種光電解池分解水產(chǎn)氫并在線分離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型的光電解水制氫用膜電極組件，具體的說是將陰陽極與中間膜層通過熱壓并靠機(jī)械壓力組裝成MEA，在光照條件下并外加一定偏壓將水分解為氫氣、氧氣并在線分離的一種結(jié)構(gòu)裝置。
背景技術(shù)：
煤、石油、天然氣等化石資源的不可再生性及其大量使用所造成的環(huán)境污染問題，使得發(fā)展可再生能源成為必然。在眾多的可再生能源中，太陽能是唯一能替代化石燃料并能滿足人類大規(guī)模應(yīng)用的能源。然而，由于存在地區(qū)差異性，以及晝夜特性，太陽能必須轉(zhuǎn)化為其它能源，才能解決存儲運(yùn)輸問題。如果直接把能量密度低的太陽能轉(zhuǎn)換成具有高能量密度、高效率的化學(xué)能儲存起來，類似于植物的光合作用，就能一步完成太陽能的轉(zhuǎn)換和儲存難題。1972年，日本科學(xué)家Fujishima和Honda發(fā)現(xiàn)在外加電壓下用紫外線照射TiO2電極可將水分解產(chǎn)生氫氣，首次揭示了利用太陽能分解水制氫的可能性。這種光電化學(xué)轉(zhuǎn)換過程利用太陽能通過光催化分解水產(chǎn)生氫氣，將能量密度低的太陽能轉(zhuǎn)換為具有高能量密度、高效率的化學(xué)能，是一種理想的綠色制氫途徑，有望同時(shí)解決能源供給和環(huán)境污染問題，因此該項(xiàng)技術(shù)是最具理論研究意義和實(shí)際應(yīng)用前景的太陽能利用技術(shù)之一，得到了世界各國、特別是發(fā)達(dá)國家的高度重視，被視為一項(xiàng)長期的戰(zhàn)略性研究課題。目前光電解水產(chǎn)氫尚處于基礎(chǔ)研究階段，國內(nèi)外正致力于高效催化劑的研制，然而，在實(shí)驗(yàn)和未來的應(yīng)用過程中會面臨這樣一個(gè)問題:光電解池在連續(xù)運(yùn)行過程中怎樣將產(chǎn)生的氣體進(jìn)行在線分離。當(dāng)前常用的光電解池結(jié)構(gòu)是三電極結(jié)構(gòu)，即:光電陽極、陰極、對電極。三電極處于密閉的同一溶液體系中，陰陽極產(chǎn)生的氣體在溶液上部易發(fā)生混合，難以收集，需要后處理步驟進(jìn)行分離、分析。另外，當(dāng)前結(jié)構(gòu)體積較大，電極距離相對較遠(yuǎn)，電解過程中增加了額外的歐姆損失。因此，開發(fā)一種新型的光電解池結(jié)構(gòu)，以減小操作過程中存在的各種功耗損失，將生成的氣體直接分離，顯得尤為重要。但是目前關(guān)于光電解池結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究還比較少。這主要是由于光電解水產(chǎn)氫尚處于基礎(chǔ)研究階段，到目前為止還未找到一種可行的半導(dǎo)體材料，使光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到可工業(yè)化的水平。據(jù)美國能源部的估算，只有太陽能的轉(zhuǎn)化效率超過10%，才能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的應(yīng)用，而光電轉(zhuǎn)化效率的提高依賴于新材料的出現(xiàn)，因此，目前國際科研人員正致力于新材料的開發(fā)研制工作。但是，光電解池的結(jié)構(gòu)也是影響光電轉(zhuǎn)化效率以及總轉(zhuǎn)化率的一個(gè)重要因素，一種好的結(jié)構(gòu)對于未來太陽能的大規(guī)模應(yīng)用起著不可替代的作用，所以開發(fā)一種新型的光電解池結(jié)構(gòu)就顯得很有必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型 的光電解水制氫用膜電極組件的制備方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種光電解池分解水產(chǎn)氫裝置，其依次由金屬端板、陰極、固體聚合物堿性膜、導(dǎo)電金屬網(wǎng)，剛性透光端板疊合而成；金屬端板靠近陰極側(cè)設(shè)置有水流場、且金屬端板上設(shè)有進(jìn)水口和出水口，進(jìn)水口和出水口與水流場相連通；陰極為碳紙電極，碳紙電極靠近堿性膜一側(cè)擔(dān)載有析氫催化劑；堿性膜為固體聚合物膜；陰極碳紙電極與堿性膜壓制膜電極組件，壓制條件為:0.5-5atm, 40-140 °C，l_20mino陽極為金屬網(wǎng)狀電極，金屬網(wǎng)表面擔(dān)載有析氧光催化劑，剛性透光端板上設(shè)有貫穿端板的進(jìn)水口和出水口；金屬端板和金屬網(wǎng)狀電極分別通過導(dǎo)線與直流電源的負(fù)極和正極相連接；于剛性透光端板外側(cè)設(shè)有照射剛性透光端板的光源。進(jìn)水口和出水口分別通過管路與裝有質(zhì)量濃度為2-40%的氫氧化鉀或氫氧化鈉溶液或純水，含輔助電解質(zhì)的水溶液或其它有機(jī)溶液的儲罐相連，在進(jìn)水口和/或出水口的管路上設(shè)有液體循環(huán)裝置。所述析氫催化劑為Pt/C，Ni/C, Co/C, Pt-Ni/C或Pt_Pd/C及各種過渡金屬合金催化劑；光催化劑為TiO2, ZnO, Fe2O3或WO3及各種復(fù)合氧化物催化劑。所述金屬端板為鎳板、鈦板或 不銹鋼板；導(dǎo)電金屬網(wǎng)為鎳網(wǎng)、鈦網(wǎng)，鐵網(wǎng)或不銹鋼網(wǎng)及各種合金網(wǎng)；剛性透光端板為石英玻璃板或?yàn)橹胁胯偳队惺⒉ＡО宓沫h(huán)狀金屬板。所述光源為模擬太陽光輻射的氙燈或其它連續(xù)可調(diào)光源。操作過程如下:I)陽極端板處留有透光區(qū)，外界光源可透過石英玻璃照射到陽極表面。2)在兩塊不銹鋼端板中間加入膜電極組件，靠機(jī)械力壓緊組裝光電解池。3)不銹鋼端板兩側(cè)分別開有進(jìn)水口和出水口，溶液從底部進(jìn)水口進(jìn)入電解池，產(chǎn)生的氣液兩相從頂部出水口排出。4)在光電解池內(nèi)陽極表面發(fā)生析氧反應(yīng)，陰極表面發(fā)生析氫反應(yīng)，產(chǎn)生氣體由中間膜隔開，分別進(jìn)行收集。本發(fā)明將光催化劑直接擔(dān)載到陽極表面，而不是分散于陰極側(cè)、陽極側(cè)的空腔中，使光電解池的體積進(jìn)一步壓縮，整體結(jié)構(gòu)更加緊湊，不同于Robert等人設(shè)計(jì)的光電解池。本發(fā)明是通過優(yōu)化光電解池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，借助光的作用來降低電解過程所需的外加電壓，將部分光能直接轉(zhuǎn)換為氫能，增加系統(tǒng)的能量利用效率；并提供一種氣體在線分離方法，將光電解池電解水產(chǎn)生的氫氣、氧氣直接分離，避免氣體混合產(chǎn)生的系統(tǒng)安全性問題以及后處理過程中所需的能耗問題。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):1.電解池陽極材料由半導(dǎo)體組成，結(jié)合光的作用能充分降低水分解所需的外界電壓，從而有效避免陽極在高電位下腐蝕的問題。2.能夠?qū)㈥庩枠O與膜組合到一起，形成膜電極組件，減小電解過程中的歐姆阻抗損失。3.光催化劑直接擔(dān)載于金屬網(wǎng)表面，二者結(jié)合牢固，成一體化光陽極，光催化劑不易剝落。4.中間膜層為固體聚合物堿性膜，OF易于通過，歐姆阻抗小。5.光電解過程中產(chǎn)生的氣體直接在線分離，產(chǎn)生的氫氣純度高，無雜質(zhì)氣體存在，省去氣體分離的后處理步驟。6.本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有良好的穩(wěn)定性，且體積小，能夠有效的利用光照面積。


圖1所示為電解質(zhì)溶液為89.5被％乙二醇，0.5wt% NH4F, IOwt % H2O時(shí)，外加直流電壓30V，控制不同氧化時(shí)間得到的二氧化鈦納米管陣列FESEM圖像。圖2所示為鈦基體表面二氧化鈦納米管陣列在焙燒前和450°C焙燒120min后得到的XRD圖譜。圖3為膜電極組件結(jié)構(gòu)示意圖:其中I為穩(wěn)壓直流電源；2為外部電路；3為光電陽極；4為陰極；5為固體聚合物堿性膜。圖4為二氧化鈦納米管作為光陽極，Pt/C碳紙電極作為陰極組裝光電解池后的結(jié)構(gòu)示意圖:其中I為不銹鋼鍍鎳端板；2為進(jìn)水口 ；3為排水口 ；4為陰極；5為堿性膜；6為光電陽極；7為石英玻璃；8為剛性透光端板。圖5為以450°C焙燒樣品為陽極，A201膜為陰離子交換膜組裝光電解池，在常溫下，光電流密度隨外加電壓變化關(guān)系的1-V曲線。圖6為以45 0°C焙燒樣品為陽極，A201膜為陰離子交換膜組裝光電解池，在常溫下，0.6V外加電壓下光電流密度隨時(shí)間變化關(guān)系的Ι-t曲線。圖7為系統(tǒng)在0.6V外加電壓下連續(xù)運(yùn)行4h的電流時(shí)間曲線。圖8為光電解池在穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下陰極產(chǎn)生氣體的色譜分析圖。圖9為制備出的二氧化鈦納米管陣列在650°C焙燒120min后得到的FESEM圖。圖10為以650°C焙燒樣品為陽極組裝光電解池，A201膜為陰離子交換膜組裝光電解池，在常溫下，光電流密度隨外加電壓變化關(guān)系的1-V曲線。圖11為以450°C焙燒樣品為陽極，A901膜為陰離子交換膜組裝光電解池，在常溫下，光電流密度隨外加電壓變化關(guān)系的1-V曲線。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明通過優(yōu)化光電解池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，來減小電解過程中存在的歐姆阻抗，增加系統(tǒng)的能量利用效率；氣體在線分離方法，將光電解池電解水產(chǎn)生的氫氣、氧氣直接分離，避免氣體混合產(chǎn)生的系統(tǒng)安全性問題以及后處理過程中所需的能耗問題。本發(fā)明能夠直接對光電解水產(chǎn)生的氫氣和氧氣進(jìn)行在線分離，避免了傳統(tǒng)裝置中氫氧分離的后處理過程，增加了系統(tǒng)的安全性，并大大節(jié)省能耗，且該結(jié)構(gòu)具有良好的穩(wěn)定性。新型光電解池結(jié)構(gòu)緊湊，在同等光照面積下，相對于三電極體系體積大大減小。下面結(jié)合附圖，對膜電極組件的制備方法和應(yīng)用作進(jìn)一步說明:圖1所示為電解質(zhì)溶液為89.5被％乙二醇，0.5wt% NH4F, IOwt % H2O時(shí)，外加直流電壓30V，控制不同氧化時(shí)間得到的二氧化鈦納米管陣列FESEM圖像。二氧化鈦納米管陣列的掃描電鏡圖，是采用日立S-4800冷場發(fā)射掃描電子顯微鏡，在最高加速電壓40.0kV，垂直基底方向拍攝的。由圖中可以看出，生長的二氧化鈦納米管陣列在基底表面呈蜂窩狀排列，管徑為80±5nm，管壁厚度約為15nm，管長可達(dá)3 μ m。圖2所示為鈦基體表面二氧化鈦納米管陣列在焙燒前和450°C焙燒120min后得到的XRD圖譜。圖3為膜電極組件結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為二氧化鈦納米管作為光陽極，Pt/C碳紙電極作為陰極組裝光電解池后的結(jié)構(gòu)示意圖。實(shí)施例1:其具體實(shí)施方式
如下:1)用純鈦網(wǎng)制備二氧化鈦與基底一體化的二氧化鈦納米管光陽極。將純鈦網(wǎng)作為陽極，石墨電極或Pt片電極作為陰極，放置于反應(yīng)器中，并保持兩電極之間一定距離(4cm)，電解質(zhì)溶液為含NH4F(0.5wt% )的乙二醇(89.5wt % )水(IOwt% )溶液，銅絲做導(dǎo)線將兩電極連接于直流穩(wěn)壓電源的兩極上，開始反應(yīng)，調(diào)節(jié)電壓為30V。反應(yīng)4h后，終止反應(yīng)。將制備好的鈦網(wǎng)置于馬弗爐中進(jìn)行焙燒，450°C下120min，自然冷卻后即可獲得二氧化鈦納米管光陽極。2)膜電極組件的壓制。取商業(yè)化Pt/C碳紙電極與A201堿性膜(Tokuyama, C0.Ltd)壓制膜電極組件(圖3)。鈦基底二氧化鈦納米管和Pt/C碳紙電極(Pt擔(dān)量0.4mg/cm2)置于陰離子堿性膜兩側(cè)，其中二氧化鈦納米管作為光陽極朝向剛性透光端板(石英玻璃板)側(cè)，邊緣經(jīng)拋光處理與端板接觸，膜電極組件置于兩端板(金屬端板和剛性透光端板)之間，靠機(jī)械力壓緊固定。3)采用圖4中結(jié)構(gòu)組裝光電解池并置于測試平臺之上，金屬端板和剛性透光端板進(jìn)水口通KOH(IM)溶液，并使其在常溫下穩(wěn)定30分鐘。30分鐘之后將在外加電壓0-2V之間進(jìn)行極化曲線測試(線性掃描，掃速為10mV/S)，測試完成后，打開氙燈(300W)，穩(wěn)定5分鐘，在外加光照條件下測試極化曲線(線性掃描，掃速為10mV/S)，并在外加電壓0.6V條件下進(jìn)行I_t性能測試(圖6)。圖5為以450°C焙燒樣品為陽極，A201膜為陰離子交換膜組裝光電解池，在常溫下，光電流密度隨外加電壓變化關(guān)系的1-V曲線。從圖5的結(jié)果可以看出，在低電位下，光照對光電流密度的影響顯著，在高電位下由于外加電壓產(chǎn)生的電流密度本身較大，光照產(chǎn)生的光電流密度較小，因此曲線逐漸趨于重合。本試驗(yàn)中通過外加光照的方法得到的極化曲線與無外加光照下相比，電流值明顯偏高，說明陽極對光照產(chǎn)生響應(yīng)，躍迂后的電子能夠有效的轉(zhuǎn)移至陰極，光電解池集流效果良好。圖6為光電解池在常溫，0.6V外加電壓下的電流-時(shí)間關(guān)系曲線。從圖6的結(jié)果可以看出，在恒定的外加電壓下，當(dāng)有外加光照時(shí)光電流密度值可達(dá)到1.6mA/cm2，且保持穩(wěn)定。當(dāng)突然停止光照時(shí)，電流值驟降，穩(wěn)定后約為0.2mA/cm2左右，并逐漸趨于穩(wěn)定，待重新恢復(fù)光照，電流值迅速上升，逐漸增加至穩(wěn)定值。圖7為系統(tǒng)在0.6V外加電壓下連續(xù)運(yùn)行4h的電流時(shí)間曲線，電流值衰減較小，證明自行設(shè)計(jì)的光電解池性能相對穩(wěn)定。
圖8為光電解池在穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下陰極產(chǎn)生氣體的色譜分析圖。由圖8中相關(guān)結(jié)果可以看出，光電解池陰極所產(chǎn)氣體為氫氣，且純度高。實(shí)施例2:其具體實(shí)施方式
如下:I)用純鈦網(wǎng)制備二氧化鈦與基底一體化的二氧化鈦納米管光陽極。將純鈦網(wǎng)作為陽極，石墨電極或Pt片電極作為陰極，放置于反應(yīng)器中，并保持兩電極之間一定距離(4cm)，電解質(zhì)溶液為含NH4F的乙二醇水溶液，銅絲做導(dǎo)線將兩電極連接于直流穩(wěn)壓電源上，開始反應(yīng)，調(diào)節(jié)電壓為30V。反應(yīng)Ih后，終止反應(yīng)。將制備好的鈦網(wǎng)置于馬弗爐中進(jìn)行焙燒，650°C下120min，自然冷卻后即可獲得二氧化鈦納米管光陽極，焙燒后的TiO2納米陣列表面形貌如圖9所示。2)膜電極組件的壓制。取商業(yè)化Pt/C碳紙電極與A201堿性膜(Tokuyama, C0.Ltd)壓制膜電極組件(圖3)。鈦基底二氧化鈦納米管和Pt/C碳紙電極(Pt擔(dān)量0.4mg/cm2)置于陰離子堿性膜兩側(cè)，其中二氧化鈦納米管作為光陽極朝向剛性透光端板(石英玻璃板)側(cè)，邊緣經(jīng)拋光處理與金屬端板接觸，膜電極組件置于兩端板(金屬端板和剛性透光端板)之間，靠機(jī)械力壓緊固定。3)采用圖4中結(jié)構(gòu)組裝光電解池并置于測試平臺之上，金屬端板和剛性透光端板進(jìn)水口通KOH(IM)溶液，并使其在常溫下穩(wěn)定30分鐘。30分鐘之后將在外加電壓0-2V之間進(jìn)行極化曲線測試(線性掃描，掃速為10mV/S)，測試完成后，打開氙燈(300W)，穩(wěn)定5分鐘，在外加光照條件下測 試極化曲線(線性掃描，掃速為10mV/S)。從圖10的結(jié)果可以看出，在掃描區(qū)間內(nèi)，光照對光電流密度基本無影響，因此在掃描區(qū)間內(nèi)曲線基本趨于重合。本試驗(yàn)中通過外加光照的方法得到的極化曲線與無外加光照下相比，電流值基本不變，說明陽極對光照基本無產(chǎn)生響應(yīng)，主要原因是高溫下對TiO2晶體結(jié)構(gòu)的破壞及高溫焙燒造成的晶型轉(zhuǎn)變所致。實(shí)施例3:其具體實(shí)施方式
如下:I)用純鈦網(wǎng)制備二氧化鈦與基底一體化的二氧化鈦納米管光陽極。將純鈦網(wǎng)作為陽極，石墨電極或Pt片電極作為陰極，放置于反應(yīng)器中，并保持兩電極之間一定距離，電解質(zhì)溶液為含NH4F(0.5wt% )的乙二醇(89.5wt% )水(10wt% )溶液，銅絲做導(dǎo)線將兩電極連接于直流穩(wěn)壓電源上，開始反應(yīng)，調(diào)節(jié)電壓為30V。反應(yīng)Ih后，終止反應(yīng)。將制備好的鈦網(wǎng)置于馬弗爐中進(jìn)行焙燒，450°C下120min，自然冷卻后即可獲得二氧化鈦納米管光陽極。2)膜電極組件的壓制。取商業(yè)化Pt/C碳紙電極與A901堿性膜(Tokuyama, C0.Ltd)壓制膜電極組件(圖3)。鈦基底二氧化鈦納米管和Pt/C碳紙電極(Pt擔(dān)量0.4mg/cm2)置于陰離子堿性膜兩側(cè)，其中二氧化鈦納米管作為光陽極朝向剛性透光端板(石英玻璃板)側(cè)，邊緣經(jīng)拋光處理與金屬端板接觸，膜電極組件置于兩端板(金屬端板和剛性透光端板)之間，靠機(jī)械力壓緊固定。
3)采用圖4中結(jié)構(gòu)組裝光電解池并置于測試平臺之上，金屬端板和剛性透光端板進(jìn)水口通KOH(IM)溶液，并使其在常溫下穩(wěn)定30分鐘。30分鐘之后將在外加電壓O-1V之間進(jìn)行極化曲線測試(線性掃描，掃速為10mV/S)，測試完成后，打開氙燈(300W)，穩(wěn)定5分鐘，在外加光照條件下測試極化曲線(線性掃描，掃速為10mV/S)。從圖11的結(jié)果可以看出，在低電位下，光照對光電流密度的影響顯著，在高電位下由于外加電壓產(chǎn)生的電流密度本身較大，光照產(chǎn)生的光電流密度較小，因此曲線逐漸趨于重合。本試驗(yàn)中通過外加光照的方法得到的極化曲線與無外加光照下相比，電流值明顯偏高，說明陽極對光照產(chǎn)生響應(yīng)，躍迂后的電子能夠有效的轉(zhuǎn)移至陰極，光電解池集流效果良好。另外，A901膜對0H_離子的傳導(dǎo)能力強(qiáng)。以上實(shí)例說明，采用陽極氧化法制備的二氧化鈦納米管作為光陽極，陰離子交換膜作為中間膜層，Pt/C電極作為陰極構(gòu)成的膜電極組件，在紫外線照射下可有效的將水分解產(chǎn)生氫氣，且所得氫氣純度 高。另外，二氧化鈦納米管陣列與基底結(jié)合牢固，在運(yùn)行過程中未見有明顯的剝落，光電流輸出穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也具有良好的穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
1.一種光電解池分解水產(chǎn)氫并在線分離裝置，其主要特征在于:其依次由金屬端板、陰極、固體聚合物堿性膜、導(dǎo)電金屬網(wǎng)、剛性透光端板疊合而成，其中陰極、固體聚合物堿性膜和導(dǎo)電金屬網(wǎng)構(gòu)成膜電極組件，膜電極組件夾持于金屬端板和剛性透光端板之間； 金屬端板靠近陰極側(cè)設(shè)置有水流場、且于金屬端板上設(shè)置有水流場的進(jìn)水口和出水口，其進(jìn)水口和出水口與水流場相連通；陰極為碳紙電極，碳紙電極靠近膜一側(cè)擔(dān)載有析氫催化劑；中間膜層為固體聚合物堿性膜； 陰極碳紙電極與堿性膜壓制膜電極組件二合一，壓制條件為:0.5-5atm,40-140°C,l_20min ； 陽極為金屬網(wǎng)狀電極，金屬網(wǎng)表面擔(dān)載有析氧光催化劑，剛性透光端板上設(shè)有貫穿端板的進(jìn)水口和出水口； 金屬端板和導(dǎo)電金屬網(wǎng)分別通過導(dǎo)線與直流電源的負(fù)極和正極相連接；于剛性透光端板外側(cè)設(shè)有照射剛性透光端板的光源。
2.按照權(quán)利要求書I所述的裝置，其特征在于: 金屬端板和剛性透光端板上的進(jìn)水口和出水口分別通過管路與裝有質(zhì)量濃度為2-40%的氫氧化鉀或氫氧化鈉溶液或純水、含Na2SO4或K2SO4等輔助電解質(zhì)的水溶液或其它甲醇或乙醇等含醇有機(jī)溶液的儲罐相連，在進(jìn)水口和/或出水口的管路上設(shè)有液體循環(huán)裝置。
3.按照權(quán)利要求書I所述的裝置，其特征在于: 所述析氫催化劑為Pt/c，Ni/C, Co/C, Pt-Ni/C或Pt-Pd/C、或二種以上過渡金屬的合金催化劑； 析氧光催化劑為TiO2, ZnO, Fe2O3或WO3或NaTiO3或NaTaO3等各種復(fù)合氧化物催化劑。
4.按照權(quán)利要求書I所述的裝置，其特征在于: 所述金屬端板為鎳板、鈦板或不銹鋼板； 導(dǎo)電金屬網(wǎng)為鎳網(wǎng)、鈦網(wǎng)、鐵網(wǎng)、或不銹鋼網(wǎng)、或合金網(wǎng)； 剛性透光端板為石英玻璃板、或?yàn)橹胁胯偳队惺⒉ＡО宓沫h(huán)狀金屬板。
5.按照權(quán)利要求書I所述的裝置，其特征在于: 所述光源為模擬太陽光輻射的氙燈、或其它連續(xù)可調(diào)光強(qiáng)和/或波長光源。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型光電解池結(jié)構(gòu)，具體的說是在三電極體系的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，內(nèi)部采用膜電極組件，其中中間膜層為固體聚合物堿性膜。本發(fā)明能夠直接對光電解水產(chǎn)生的氫氣和氧氣進(jìn)行在線分離，避免了傳統(tǒng)裝置中氫氧分離的后處理過程，增加了系統(tǒng)的安全性，并大大節(jié)省能耗，且該結(jié)構(gòu)具有良好的穩(wěn)定性。新型光電解池結(jié)構(gòu)緊湊，在同等光照面積下，相對于三電極體系體積大大減小。
文檔編號C02F1/461GK103159297SQ20111041378
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者俞紅梅, 李永坤, 張長昆, 付麗, 邵志剛, 衣寶廉 申請人:中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所