欢迎访问北京中教金源科技有限公司

咨询热线:010-63716865

  当前位置 : 首页 > 资讯动态 > 相关技术 > 催化剂光解水原理-光解水制氢技术前沿及进展
点击返回新闻列表  
催化剂光解水原理-光解水制氢技术前沿及进展
发布时间:2022-10-31    浏览量:4052
1972年,日本学者Fujishima A和Honda K首次报道了TiO2单晶电极光解水产生氢气的实验研究,开辟了光解水制氢的新途径,通过太阳能光解水制氢也被认为是未来制取零碳氢气的最佳途径。随着电极电解水向半导体光催化分解水制氢的多相光催化的演变和TiO2以外的光催化剂的相继发现,兴起了以光催化方法分解水制氢的研究,并在光催化剂合成、改性等方面取得了较大进展。伴随氢能发展日渐升温,美国、欧洲、日本和中国等国家和地区均在持续推动光解水制氢的技术研发。

光解水制氢原理

光解水又称为光催化分解水,可理解为一种人工光合作用。科学原理是半导体材料的光电效应——当入射光的能量大于等于半导体的能带(Band Gap)时,光能被吸收,价带(VB)电子跃迁到导带(CB),产生光生电子(e-)和空穴(h+)。电子和空穴迁移到材料表面,与水发生氧化还原反应,产生氧气和氢气。光分解水制氢主要包括3个过程,即光吸收、光生电荷迁移和表面氧化还原反应。


光解水能否工业化取决于太阳能到氢(solar-to-hydrogen, STH)能量转换效率。光解水分为三种技术路线,一是光催化分解水,利用纳米粒子悬浮体系制氢,该种方式成本较低、易于规模化放大,但STH效率偏低(约1%)。高效宽光谱响应的光催化剂、高效电荷分离策略、新型高效助催化剂以及气体分离新方法和新材料等是这一路线后续研究的关键问题;二是光电催化分解水,在一些典型的光阳极半导体材料 (BiVO4和Ta3N5等) 体系上STH效率已超过 2.0%;三是光伏-光电耦合体系,在三种途径里STH效率最高, 在多个实验体系上已超过 10% 以上。最新报道的利用多结 GaInP/GaAs/Ge 电池与Ni电催化剂耦合, 其STH效率可达到 22.4%,已达到工业化应用要求。但光伏电池成本 (尤其是多结 GaAs太阳电池) 极大限制了其大面积规模化应用, 因而也是当前成本最高的技术路线(约300-400元/kg)。


最新文章
中教金源催化剂评价装置,技术突破助力催化研究效能升级
在催化材料研发领域,实验设备的核心性能直接影响科研成果转化效率。针对行业长期存在的测试精度不足、操作流程复杂等问题,中教金源推出的固定床催化剂评价反应装置以技术创新为驱动,为科研机构与企业提供了高效可靠的解决方案。该装置通过优化系统设计,显著提升了催化剂活性评价的准确性与实验数据可重复性,成为催化反应机理研究的重要工具。
中教金源光催化反应釜-循环光化学控温一体反应器:破解实验室光化学研究三大难题
在光催化、光合成等研究领域,实验条件的精准控制与反应过程的可重复性一直是制约技术开发的核心挑战。中教金源光催化反应釜-循环光化学控温一体反应器,以全闭环温光协同调控、多体系兼容设计及智能化数据管理为核心,突破传统设备温场漂移、光能利用率低、间歇式实验效率不足等瓶颈,为绿色化学研究与产业化技术开发提供高效、可靠的实验平台。
中教金源发布新一代光电催化系统:模块化集成技术开启催化研究新纪元
中教金源光电催化系统首次实现了光源系统、电化学工作站、光电催化反应池及气相色谱四大核心模块的系统化集成,突破传统设备分散操作的局限。通过10.1英寸智能液晶屏与电脑系统,用户可一键启动气路控制、电化学工作站软件及色谱分析软件,实时同步监控三大模块数据,支持在线分析与后处理,显著提升实验效率。系统内置多维度数据记录功能,确保实验过程可追溯、结果可复现。
2022-2025@北京中教金源科技有限公司 版权所有 京公安网备11010602007561        京ICP备10039872-1号

服务热线

010-63716865

扫一扫,了解更多