利用菌紫红质-敏化的光电极进行可逆光电化学水分解的装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了可逆生物敏化光电转换和H

A device for reversible photoelectrochemical water decomposition using bacteriorhodopsin sensitized photoelectrode

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用菌紫红质-敏化的光电极进行可逆光电化学水分解的装置本专利申请要求于2017年7月14日提交的欧洲专利申请EP17382464.0的权益。本公开内容涉及用于光电转换的方法和装置。
技术介绍
太阳能电池中的一个重要里程碑是激子太阳能电池的专利技术，其被称为染料敏化太阳能电池(DSSC)。在DSSC中，光活性合成染料(有机或有机金属的)通常与纳米结构化的宽间隙金属氧化物半导体结合，并用作光敏化以采集太阳能和产生激子。生物敏化太阳能电池(BSSC)是基于通过光活化的蛋白的光子触发电子喷射的现象。DSSC和BSSC系统的主要区别在于前者中的电子供体合成染料和后者中的光活化生物分子。菌紫红质(bR)——在古细菌盐沼盐杆菌中发现的膜蛋白——是天然的光活化蛋白，具有高的太阳能转化前景。bR在干燥状态和高量子效率的情况下，对高浓度盐(高达5MNaCl)具有出色的功能稳定性和甚至在高达～140℃时具有热稳定性。此外，bR在功能上耐受广泛的pH(5-11)。克隆和表达简便且廉价。对于工程应用，将菌紫红质纯化为膜片，称为紫膜(PM)。紫膜是大的细胞膜片，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可逆生物敏化光电转换和H

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170714 EP 17382464.01.一种可逆生物敏化光电转换和H2到电转换装置，其包括第一隔室(A)和第二隔室(B)；所述第一隔室(A)包括第一光阳极电极(A1)和第二电极(A2)以及两者之间的含水介质(4)；其中聚合物膜(C)放置在所述第一隔室(A)和所述第二隔室(B)之间；所述第二隔间(B)包括第三电极(B1)和氢收集沉积部(B2)。
其中
所述第一隔室(A)，从其前端表面延伸到其相对的后端表面，其包括：
i.1第一光阳极电极(A1)，其包括：
i.1.1可见或UV和可见辐射透明导体材料(1)层；
i.1.2第一导电金属材料(2)；和
i.1.3任选地，一个或多个质子泵浦光敏生物层(3)，其包括定向紫膜，所述定向紫膜包含菌紫红质蛋白或其任何遗传变体；稳定的基于菌紫红质蛋白的敏化剂或其任何遗传变体；或其混合物；
所述质子泵浦光敏生物层(3)沉积在所述第一导电金属材料(2)上；
i.2含水介质(4)；
i.3.第二电极(A2)，其包括：
i.3.1任选地，一个或多个质子泵浦光敏生物层(5)，其包括定向紫膜，所述定向紫膜包含菌紫红质蛋白或其任何遗传变体；稳定的基于菌紫红质蛋白的敏化剂或其任何遗传变体；或其混合物；和
i.3.2第二导电金属材料(6)；
所述质子泵浦光敏生物层(5)沉积在所述第二导电金属材料(6)上；和
i.3.3可见或UV和可见辐射透明导体材料(7)层；
前提是存在至少一个所述质子泵浦光敏生物层(3)或(5)。


2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一光阳极电极(1)和所述第二电极(7)的所述可见或UV和可见透明导体材料层独立地选自石墨烯；碳纳米管(CNT)；超薄金属膜；掺氟氧化锡(FTO)涂覆玻璃；透明导电氧化物(TCO)和透明导电聚合物，例如聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)(PEDOT)，聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)PEDOT：聚(苯乙烯磺酸酯)PSS和聚(4,4-二辛基环戊二噻吩)。


3.根据权利要求1-2中任一项所述的装置，其中所述第一光阳极电极(2)的所述第一导电金属材料和所述第二电极(6)的第二导电金属材料独立地选自铂、金、银、石墨、铝、TiO2、碳纳米管、石墨烯、还原氧化石墨烯(rGO)、Au纳米颗粒掺杂的TiO2、钯纳米颗粒掺杂的Au纳米颗粒、Ag纳米颗粒掺杂的TiO2、半导体金属氧化物、TiO2/Pt纳米颗粒、TiO2/rGO、Pt/Co/TiO2、及其混合物。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其中所述第一隔室(A)包括以下元件，所述元件从其前端表面延伸至其与所述聚合物膜接触的其相对的后端表面：
1)第一光阳极电极(A1)，其包括：
i)任选地，保护性和透光材料(10)；
ii)可见或UV和可见辐射透明导体材料(1)层；适合的透明导电材料的实例是石墨烯；碳纳米管(CNT)；超薄金属膜；掺氟氧化锡(FTO)涂覆玻璃；透明导电氧化物(TCO)和透明导电聚合物，例如聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)(PEDOT)，聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)PEDOT：聚(苯乙烯磺酸酯)PSS和聚(4,4-二辛基环戊二噻吩)；
iii)第一导电金属材料(2)，适合的第一导电金属材料的实例是铂、金、银、石墨、铝、TiO2、碳纳米管、石墨烯、还原氧化石墨烯(rGO)、Au纳米颗粒掺杂的TiO2、钯纳米颗粒掺杂的Au纳米颗粒、Ag纳米颗粒掺杂的TiO2、及其混合物；
和
iv)一个或多个质子泵浦光敏生物层(3)，其包括定向紫膜，所述定向紫膜包含菌紫红质蛋白或其任何遗传变体；稳定的基于菌紫红质蛋白的敏化剂或其任何遗传变体；或其混合物；所述质子泵浦光敏生物层沉积在所述第一导电金属材料上；
2)含水介质(4)；
3)第二电极(A2)，其包括：
v)一个或多个质子泵浦光活性生物层(5)，其包括定向紫膜，所述定向紫膜含有菌紫红质蛋白或其任何遗传变体；稳定的基于菌紫红质蛋白的敏化剂或其任何遗传变体；或其混合物；
vi)第二导电金属材料(6)，适...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·奥利瓦索拉，M·乔夫佩拉尔塔，
申请(专利权)人：质子新能源未来公司，C·奥利瓦索拉，M·乔夫佩拉尔塔，
类型：发明
国别省市：西班牙;ES