一种光电催化膜在分解水制氢储氢中的应用 .pdfVIP

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(10)申请公布号CN104120440A

(43)申请公布日2014.10.29

(21)申请号CN201410375551.6

(22)申请日2014.08.01

(71)申请人太原理工大学

地址030024山西省太原市万柏林区迎泽西大街79号

(72)发明人梁镇海刘宪杨慧敏代红艳杜海燕杨太来

(74)专利代理机构太原科卫专利事务所(普通合伙)

代理人戎文华

(51)Int.CI

权利要求说明书说明书幅图

(54)发明名称

一种光电催化膜在分解水制氢储氢

中的应用

(57)摘要

一种光电催化膜在分解水制氢储氢

中的应用，其所述应用是以厚度为

100.05μm的由阳膜/卤氧铋膜/阴膜构成的

光电催化膜为阴极室与阳极室的隔膜，配

制电解总质溶液，金属及其氧化物作为阳

极，储氢材料作为阴极；在光和电场作用

下，协同催化水分解制氢并在线储氢。本

发明制备的光电催化膜用于分解水制氢，

产氢量子效率高达90%~96%，氢气纯度高

达99%～99.9%，节约能耗高达15~40%，

将生成的氢气在线储存于阴极储氢材料

中，实现了光电催化制氢和电化学在线储

氢一体化的设想。

法律状态

法律状态公告日法律状态信息法律状态

权利要求说明书

1.一种光电催化膜在分解水制氢储氢中的应用，其所述应用是以厚度为100.05μm

的由阳膜/卤氧铋膜/阴膜构成的光电催化膜为阴极室与阳极室的隔膜，配制

0.1~1.0M的电解总质溶液，金属及其氧化物作为阳极，储氢材料作为阴极；采用

氙灯为光源，外加电压为1.0~8.0V作用下，光电协同催化分解水制氢，并将生成

的氢气在线储存于阴极储氢材料中。

2.如权利要求1所述的一种光电催化膜在分解水制氢储氢中的应用，其所述金属及

其氧化物是钛基氧化物、Pt和Pd中的一种。

3.如权利要求1所述的一种光电催化膜在分解水制氢储氢中的应用，其所述电解质

溶液是Nasub2/subSOsub4/sub、Ksub2/subSOsub4/sub、NaCl

和KCl中的一种。

4.如权利要求1所述的一种光电催化膜在分解水制氢储氢中的应用，其所述储氢材

料是Ni、Pd、MOF与C的混合物中的一种。

说明书

p技术领域

本发明涉及一种光电催化膜在分解水制氢储氢中的应用，具体地说，是一种光电催

化膜在光电催化分解水制氢储氢中应用的技术方案。

背景技术

太阳能是一种新型绿色能源，其开发和利用是当前国际上能源科学技术基础研究的

焦点之一，对解决能源紧缺、减小环境污染压力具有重大意义。氢能是一种清洁、

高效、可贮存、可运输、且环境友好的可再生性洁净能源，被誉为“未来的石油”。

虽然经过各国科学家多年的探索和积累，该领域的研究在近些年取得了较大进

展,但总的来说，利用太阳能光催化制氢的效率还有待进一步提高。另一方面，电

解水制氢也是近年研究的热点课题，该方法制备的氢气纯度高达99%～99.9%，但

其耗电能高使得成本很高，难以实现产业化。由此可见，采用单一光催化分解水制

氢，从能源角度考虑，利用了可再生资源太阳能，是缓解能源危机的有效途径，但

是其效率很低；采用单一电催化分解水制氢，效率纯度高，但其耗能巨大，不利于

节能降耗。

卤氧铋(BiOX,X=Cl,Br,I)是近年来开发的一类新型的光催化剂，由于其独特的晶

体结构保证了良好稳定的光催化活性。但是，在光电催化过程中，由于光生电子空

穴未能有效地分离、迁移，大大地降低了其光催化活性。国内外学者们采用各种方

法分离光生电子空穴，如：Wei-QiangFan等制备了TiOsub2/sub-BiOCl复合

催化剂，使得电子从BiOCl导带转移至TiOsub2/sub导带上