一种用于太阳光全解水制氢的铜铋硫基光电化学电池

技术领域

本发明涉及光电化学分解水制氢领域，尤其涉及一种用于太阳光全解水制氢的铜铋硫基光电化学电池。

背景技术

太阳能作为清洁能源日益受到人们的青睐。利用太阳能的方式有许多种，其中，利用光电化学分解水制取氢气，将太阳能转换为氢能的形式进行存储和再利用受到越来越多研究者的关注。通过这一过程能有效解决传统的光伏发电途径中由于光能的波动性和间歇性而存在的弃光现象。而在光电化学分解水体系中，n型半导体用作光阳极其光吸收能力通常较弱，导致光电极整体效率低下，现有的单一p型半导体制成的光电极往往还需要外加偏压的辅助才能进行全解水制取氢气，这一过程中仍需要消耗电能。因此，实现单一p型半导体高效稳定的无偏压光电化学裂解水制氢在整个光解水领域具有重要意义。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的首要目的是提供一种无需外加偏压的、单一p型半导体Cu

基于上述目的，本发明至少提供如下技术方案：

一种用于太阳光全解水制氢的铜铋硫基光电化学电池，包括，Cu

所述Cu

所述Cu

其中，所述第一背电极层与所述第二背电极层通过导线连接，所述第二背电极层选用透明导电基底，太阳光沿所述光阳极的透明导电基底侧照射至所述光阳极。

进一步地，所述析氢助催化剂层选用Pt纳米颗粒或MoS

进一步地，所述析氧助催化剂层选用Co-Pi纳米颗粒或Ni金属薄膜。

进一步地，所述Cu

进一步地，所述CdS缓冲层的厚度为70～90nm，所述TiO

进一步地，所述析氢助催化剂层中，所述Pt纳米颗粒的粒径为15～25nm。

进一步地，所述析氢助催化剂层中，所述MoS

进一步地，所述析氧助催化剂层中，所述Co-Pi纳米颗粒的粒径为15～25nm。

进一步地，所述析氧助催化剂层中，所述Ni金属薄膜层的厚度为2～3nm。

进一步地，所述第一背电极层选用Mo电极层；所述第二背电极层选用FTO导电基底。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

与传统的串联式光电化学电池光阳极部分常选用n型半导体(如BiVO

另一方面，本发明的光电化学电池选用单一的Cu

附图说明

图1为本发明一实施例中Cu

图2为本发明中Cu

图3为本发明中Cu

图4为本发明中Cu

具体实施方式

接下来将结合本发明的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，均属于本发明保护的范围。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从公开商业途径获得。

本说明书中使用例如“之下”、“下方”、“下”、“之上”、“上方”、“上”等空间相对性术语，以解释一个元件相对于第二元件的定位。除了与图中所示那些不同的取向以外，这些术语意在涵盖器件的不同取向。

另外，使用诸如“第一”、“第二”等术语描述各个元件、层、区域、区段等，并非意在进行限制。使用的“具有”、“含有”、“包含”、“包括”等是开放式术语，表示存在所陈述的元件或特征，但不排除额外的元件或特征。除非上下文明确做出不同表述。

本发明一实施例提供了一种用于太阳光全解水制氢的铜铋硫基光电化学电池，该光电化学电池选用p型半导体Cu

该Cu

Cu

接着进行喷涂前的准备工作，按照图1的方式搭建好喷雾热解装置，包括镀Mo衬底的清洗洁净，加热基底的预热，喷头的组装。其中，Mo衬底根据实际需要切割成一定大小的长方形切片，并在酒精及丙酮溶剂中分别超声清洗45～60min；加热基底预热至370～400℃，喷头与加热基底间的距离为15～25cm。准备完成后将前驱液倒入预存腔体中进行喷涂，喷涂时气体流量为17～20L/min，喷涂时长为300～420s，喷雾热解制备的Cu

CdS缓冲层选用化学水浴沉积法制备，将10～13mmol/L的CdSO

TiO

最后，在结构为Mo/Cu

在另一优选实施例中，析氢助催化剂层为光电沉积的MoS

该Cu

TiO

析氧助催化剂层沉积于FTO/TiO

在另一优选实施例中，析氧助催化剂选用Ni金属薄膜，Ni金属薄膜选用热蒸发镀膜法制备获得，具体制备步骤为：以Ni金属颗粒为靶材，蒸镀气压控制为0.95×10

将Cu

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。