在未來可以預(yù)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(xué)（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(xué)分解水的熱力學(xué)和動力學(xué)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(dǎo)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(xué)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(xué)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(dān)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(xué)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(xué)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(xué)水分解電池結(jié)構(gòu)
        1.3.1 光電化學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)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(dān)載
        3.2.2 釩酸鉍光陽極的制備和Co-Pi產(chǎn)氧催化劑的擔(dān)載
        3.2.3 光電化學(xué)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(xué)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