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太阳能光化学转换
太阳能怎样分解水制氢?
由于世界的飞速发展,大自然留给我们的能源越来越短缺,这就激发了各国的科学家对光合作用及其模拟的研究,只能从能源上考虑,光解水制造氢是太阳能光化学转化与储存的最好途径。因为氢燃烧后只生成水,不污染环境,是便于储存和运输的可再生能源。
光化学转换
如果把太阳能先转化为电能,则光解水制氢可以通过电化学过程来实现。绿色植物的光合作用就是通过叶绿素吸收太阳光,把光能转化为电能借助电子转移过程将水分解的。从太阳能利用角度看,光解水制氢过程主要是利用太阳能而不是它的热能
太阳能分解水制氢
太阳能分解水制氢可以通过三种途径来进行。
一、光电化学池
二、光助络合催化
三、半导体催化
光电化学池
即通过光阳板吸收太阳能并将光能转化为电能。光阳板通常为光半导体材料,受光激发可以产生电子——空穴对,光阳极和对极(阴极)组成光电化学池,在电解质存在下光阳极吸光后在半导体带上产生的电子通过外电路流向对极,水中的质子从对极上接受电子产生氢气。
光助络合催化
即人工模拟光合作用分解水的过程。
只从太阳能的光化学转化与储存角度考虑,无疑光合作用过程是十分理想的。因为它不但通过光化学反应储存了氢,同时也储存了碳。但对于太阳能分解水制氢,所需要的是氢而不是氧,则不必从结构上和功能上去模拟光合作用的全过程,而只需从原理上去模拟光合作用的吸光,电荷转移,储能和氧化还原反应等基本物理化学过程。
半导体催化
即将TiO2或cds等光半导体微粒直接悬浮在水中进行光解水反应。半导体光催化在原理上类似于光电化学池,细小的光半导体颗粒可以被看做是一个个微电极悬浮在水中,它们像太阳极一样在起作用,所不同的是它们之间没有像光电化学池那样被隔开,甚至对级也被设想是在同一粒子上。