一种人工光合作用的系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及电化学技术领域，尤其是涉及一种人工光合作用的系统及方法。所述人工光合作用的系统，包括：用于提供光电流和光电压的太阳能电池；用于提供NiFe基催化剂在阳极电解液中进行析氧反应的阳极；用于提供多层级纳米孔金属基柔性薄膜表面进行CO2还原反应的阴极；用于隔离阳极和阴极、以及进行离子交换的离子交换膜；所述太阳能电池的正极和负极分别与所述阳极和阴极连接。本发明专利技术的人工光合作用系统可以提高最大光电流利用率，以及CO2RR的产物选择性，进而提高了STF效率。进而提高了STF效率。进而提高了STF效率。

【技术实现步骤摘要】
一种人工光合作用的系统及方法


[0001]本专利技术涉及电化学
，尤其是涉及一种人工光合作用的系统及方法。

技术介绍

[0002]人工光合作用能够同时实现CO2还原(CO2RR)再利用和太阳能以化学键形式的大规模储存，是实现人类可持续发展的重要途经之一。其中，CO作为重要的能源载体和化工中间体，是最具吸引力的CO2RR产物之一。在模拟人工光合作用的众多策略中，PV-EC系统由太阳能电池(PV)和电解池(EC)通过导线连接构成，有利于对各个组件的独立研究，受到了广泛的关注。尽管人们对该系统的研究取得了初步进展，但是，即使使用金等昂贵的催化剂或采用复杂的电解池或太阳能电池系统，太阳能转化为燃料(solar to fuel，STF)的效率也远低于(solar to H2，STH)效率。因此，为了能够高效地利用太阳能的利用效率，需要设计、开发更加高效的PV-EC系统。

技术实现思路

[0003]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种人工光合作用的系统及方法，解决现有人工光合作用中太阳能转化为燃料(solar to本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种人工光合作用系统，其特征在于，包括：用于提供光电流和光电压的太阳能电池(1)；用于提供NiFe基催化剂在阳极电解液中进行析氧反应的阳极(2)；用于提供多层级纳米孔金属基柔性薄膜表面进行CO2还原反应的阴极(3)；用于隔离阳极(2)和阴极(3)、以及进行离子交换的离子交换膜(5)；所述太阳能电池(1)的正极和负极分别与所述阳极(2)和阴极(3)连接。2.如权利要求1所述的人工光合作用系统，其特征在于，所述阳极(2)包括阳极本体(21)和阳极电解腔室(22)；所述阳极电解腔室(22)中设有阳极电解液；所述阳极本体(21)与所述阳极电解液接触；所述阳极本体(21)与太阳能电池(1)的正极连接；所述阳极本体(21)上包括阳极材料，所述阳极材料包括NiFe基催化剂。3.如权利要求1所述的人工光合作用系统，其特征在于，所述阴极(3)包括阴极本体(31)和阴极电解腔室(32)；所述阴极电解腔室(32)中设有阴极电解液；所述阴极本体(31)与所述阴极电解液接触；所述阴极本体(31)与太阳能电池(1)的负极连接；所述阴极本体(31)包括阴极材料，所述阴极材料包括多层级纳米孔金属基柔性薄膜。4.如权利要求3所述的人工光合作用系统，其特征在于，所述阴极本体(31)包括基底(312)和位于基底表面的催化剂(311)；所述基底(312)位于阴极电解腔室(32)远离离子交换膜(5)的一侧。5.如权利要求1所述的人工光合作用系统，其特征在于，还包括气体腔室(4)，所述气体腔室(4)用于提供CO2流股和/或用于引出还原CO2反应生成的产物流股；所述CO2流股与阴极相接触；所述气体腔室(4)位于阴极远离离子交换膜(5)的一侧。6.如权利要求2所述的人工光合作用系统，其特征在于，所述NiFe基催化剂的制备方法包括：a)将铁盐与镍盐的溶液放入乙二醇中，并加入水和氟化铵，超声混合得到前体溶液；b)将泡沫镍阴极和碳纸阳极放入步骤a)所述的前体溶液中，反应后取出沉积上催化剂的泡沫镍，即为NiFe基催化剂。7.如权利要求5所述的人工光合作用的系统，其特征在于，还包括如下条件的任一项或多项：A1)步骤a)中所述铁盐选自硝酸铁、硫酸铁、氯化铁中的一种或多种的组合；A2)步骤a)中所述镍盐选自硝酸镍、硫酸镍、氯化镍中的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：林柏霖，钱瑶，肖彦军，
申请(专利权)人：上海科技大学，
类型：发明
国别省市：