一种储能器件集成式光电化学水分解电池的设计方法技术

本发明专利技术涉及光电化学电池领域，具体为一种储能器件集成式光电化学水分解电池的设计方法。以n型半导体光阳极连接储能器件负极，p型半导体光阴极连接储能器件正极，利用质子交换膜将电极隔离在不同电解液中，构成储能器件集成式光电化学水分解电池。n型半导体光阳极受光激发产生的光生空穴扩散至表面将水氧化释放出氧气，而光生电子则通过外电路转移至储能器件负极实现对负极充电；p型半导体光阴极受光激发产生的光生电子将水还原释放氢气，而光生空穴通过外电路转移至储能器件正极实现正极充电。本发明专利技术将传统光电化学电池中在外电路直接复合的光生电荷以电能形式储存在储能器件中，有效提高了太阳能的转化利用效率。

A design method of integrated photoelectric chemical water decomposing battery for energy storage devices

The invention relates to the field of photoelectric chemical battery, in particular, a design method of an integrated photoelectric chemical water decomposing battery for energy storage devices. The N type semiconductor photoanode is used to connect the negative electrode of the energy storage device. The P semiconductor photocathode is connected to the positive electrode of the energy storage device. The proton exchange membrane is used to separate the electrodes in different electrolytes, thus forming an integrated photoelectric and water splitting battery for energy storage devices. N type semiconductor light anode hole diffusion to the surface by raw water oxidation will release oxygen excitation light produced by light, and the photogenerated electrons through the external circuit is transferred to the storage device of anode cathode charging; P type semiconductor photocathode by the excitation light produced by photogenerated electrons will release hydrogen reduction of water, and light hole through the external circuit to achieve positive positive charge storage device. The invention stores the photocurrent charge which is directly combined with the external circuit of the traditional photoelectrochemical cell in the form of electric energy in the energy storage device, and effectively improves the efficiency of solar energy conversion and utilization.

【技术实现步骤摘要】
一种储能器件集成式光电化学水分解电池的设计方法
本专利技术涉及光电化学电池领域，具体为一种储能器件集成式光电化学水分解电池的设计方法。
技术介绍
光电化学水分解电池利用太阳能将水分解释放氢气，将太阳能以氢键的形式固定转化，是太阳能转化和存储的有效途径之一。光电化学水分解全电池包括n型半导体光阳极和p型半导体光阴极，构筑高效的光电化学水分解全电池是实现水在太阳光照下自发全分解的关键。光电化学水分解全电池的基本原理类似于Z型电荷转移机制，高能量的光生电子和空穴分别迁移至光阴极和光阳极表面，诱导水的分解反应，而低能量的光生电子和空穴直接在外电路复合。整个过程为吸收两个光子产生一对有效光生电子和空穴，因此太阳能的利用效率显著折损。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种储能器件集成式光电化学水分解电池的设计方法，通过集成式器件的设计，可实现太阳能利用效率的显著提升。本专利技术的技术方案是：一种储能器件集成式光电化学水分解电池的设计方法，以n型半导体光阳极连接储能器件负极，p型半导体光阴极连接储能器件正极，利用质子交换膜将电极隔离在不同电解液中，构成储能器件集成式光电化学水分解电池。所述的n型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种储能器件集成式光电化学水分解电池的设计方法，其特征在于：以n型半导体光阳极连接储能器件负极，p型半导体光阴极连接储能器件正极，利用质子交换膜将电极隔离在不同电解液中，构成储能器件集成式光电化学水分解电池。

【技术特征摘要】
1.一种储能器件集成式光电化学水分解电池的设计方法，其特征在于：以n型半导体光阳极连接储能器件负极，p型半导体光阴极连接储能器件正极，利用质子交换膜将电极隔离在不同电解液中，构成储能器件集成式光电化学水分解电池。2.按照权利要求1所述的储能器件集成式光电化学水分解电池的设计方法，其特征在于：所述的n型半导体光阳极，优选TiO2、WO3、BiVO4、Fe2O3、Ta3N5、TaON之一或两种以上的复合材料。3.按照权利要求1所述的储能器件集成式光电化学水分解电池的设计方法，其特征在于：所述的p型半导体光阴极，优选Cu2O、GaP、WSe2、InP之一或两种以上的复合材料。4.按照权利要求1所述的储能器件集成式光电化学水分解电池的设计方法，其特征在于：所述的储能器件为各种电化学储能器件。5.按照权利要求1所述的储能器件集成式光电化学水分解电池的设计方法，其特征在于：所述的储能器件，优选电容器、氧化还原电对液体流动电池或锂硫电池。6.按照权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘岗，甄超，陈润泽，成会明，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21