在未來可以預測的清潔能源載體中,氫氣是很有前途的候選者之一,如果它能夠用世界上最豐富的能源-太陽能來生產(chǎn)。光電化學（PEC）分解水產(chǎn)氫是太陽能制氫的一種重要策略,在幾十年來一直廣受研究。顯然,一個理想的太陽能轉(zhuǎn)換氫能系統(tǒng)若要到達實用程度,應(yīng)該成本低廉制備簡單,環(huán)保安全,并且擁有足夠高的效率。雖然為了克服光電化學分解水的熱力學和動力學勢壘,只需要1.6-1.8v的光生電勢,但目前尚未發(fā)現(xiàn)某個單一的半導體材料能實現(xiàn)較高的太陽能氫能（STH）轉(zhuǎn)換效率。為了完全的分解水和達到一定的光電流,需要給光電極施加較大的外部偏壓,這是轉(zhuǎn)換效率不高的重要原因之一。因此,在光電化學領(lǐng)域中,我們亟需新的能實現(xiàn)水的完全分解的途徑,并且不需要添加偏壓。為代替使用電化學工作站給光電極輔以偏壓來進行完全的水的分解反應(yīng),人們開始把目光轉(zhuǎn)向器件設(shè)計。最簡單直接的方法是將一個太陽能光伏電池（PV）連接到擔載了電催化劑的電極（PV-EL）/光電極（PV-PEC）上,用光伏電池產(chǎn)生的偏壓推動光電極分解水。到目前,效率領(lǐng)先的此類器件有GaAs太陽能電池連接到p型的光陰極p-GaInP2材料上;光陽極和單結(jié)或雙結(jié)的硅太陽能電池串聯(lián)... 

【文章來源】：南京大學江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 前言
    1.2 光電極材料的發(fā)展歷史
    1.3 幾種光電化學水分解電池結(jié)構(gòu)
        1.3.1 光電化學電池的工作原理
        1.3.2 單一型光電極水分解電池
        1.3.3 異質(zhì)結(jié)光電極水分解電池
        1.3.4 p/n PEC雙光子電池
        1.3.5 PV-PEC光電化學電池
    1.4 太陽能轉(zhuǎn)換效率的基本理論
        1.4.1 入射光功率的影響
        1.4.2 光電流的影響
        1.4.3 外加偏壓的影響
        1.4.4 光電極穩(wěn)定性的影響
    1.5 幾類器件的研究現(xiàn)狀
    1.6 本文的研究內(nèi)容與意義
    1.7 本文的創(chuàng)新之處
    參考文獻
第二章 實驗部分
    2.1 主要化學試劑
    2.2 光電極的基本物性表征
        2.2.1 X射線衍射(XRD)
        2.2.2 紫外可見吸收光譜(UV-vis)
        2.2.3 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.2.4 X射線光電子能譜(XPS)
        2.2.5 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OEC)
    2.3. 光電化學性質(zhì)表征
        2.3.1 循環(huán)伏安測試
        2.3.2 計時安培測試(I-T)
        2.3.3 恒流計時測試
        2.3.4 量子效率
第三章 釩酸鉍/硅納米線串聯(lián)器件實現(xiàn)無偏壓水的完全分解
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 硅納米線光陰極的制備和Pt產(chǎn)氫催化劑的擔載
        3.2.2 釩酸鉍光陽極的制備和Co-Pi產(chǎn)氧催化劑的擔載
        3.2.3 光電化學性質(zhì)表征
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 串聯(lián)器件的可行性評估
        3.3.2 光陽極和光陰極的制備及光電化學性能表征
        3.3.3 兩電極器件的性能與損耗分析
    3.4 結(jié)論
    參考文獻
第四章 總結(jié)與展望
    4.1 主要結(jié)論
    4.2 展望
碩士期間發(fā)表文章列表
致謝



本文編號：3319639