大面積光解水太陽(yáng)模擬器

光解水一般指光解水制氫

隨著(zhù)人類(lèi)社會(huì )的不斷發(fā)展，地球上有限的化石燃料已經(jīng)越來(lái)越難以滿(mǎn)足人類(lèi)對能源的需求，并且化石燃料的使用也帶來(lái)了日益嚴重的環(huán)境問(wèn)題。因此，尋找清潔、可再生的新能源已經(jīng)迫在眉睫。太陽(yáng)能是一種取之不盡、用之不竭的清潔能源，將間歇性的、不易收集存儲的太陽(yáng)能轉化為易存儲、易運輸的化學(xué)能是一種理想的能源開(kāi)發(fā)途徑——太陽(yáng)能光催化分解水制氫正是這樣一種將太陽(yáng)能轉化為化學(xué)能的良好方式。

太陽(yáng)能光催化分解水制氫利用光催化材料（一般為半導體材料）在太陽(yáng)光光子的激發(fā)下將水分解為氫氣和氧氣，整個(gè)過(guò)程清潔無(wú)污染，因此受到了廣泛的關(guān)注和研究。然而，傳統的半導體光催化材料面臨可見(jiàn)光吸收少、光生電荷易復合等問(wèn)題，太陽(yáng)能轉化效率普遍不高。我?；瘜W(xué)科學(xué)與工程學(xué)院徐曉翔教授課題組于可見(jiàn)光響應的光催化材料的研究，針對這一問(wèn)題開(kāi)展了系統的研究工作，提高了半導體材料光催化分解水的活性，對提升太陽(yáng)能轉化率有重要意義。

光解水制氫技術(shù)始自1972年，由日本東京大學(xué)Fujishima A和Honda K兩位教授*次報告發(fā)現TiO₂單晶電極光催化分解水從而產(chǎn)生氫氣這一現象，從而揭示了利用太陽(yáng)能直接分解水制氫的可能性，開(kāi)辟了利用太陽(yáng)能光解水制氫的研究道路。隨著(zhù)電極電解水向半導體光催化分解水制氫的多相光催化(heterogeneous photocatalysis)的演變和TiO₂以外的光催化劑的相繼發(fā)現，興起了以光催化方法分解水制氫（簡(jiǎn)稱(chēng)光解水）的研究，并在光催化劑的合成、改性等方面取得較大進(jìn)展。

光解水的原理

光催化反應可以分為兩類(lèi)“降低能壘"(down hil1)和“升高能壘"(up hil1)反應。光催化氧化降解有機物屬于降低能壘反應，此類(lèi)反應的△G<0，反應過(guò)程不可逆，這類(lèi)反應中在光催化劑的作用下引發(fā)生成O_2-、HO₂ 、OH·、和H+ 等活性基團。水分解生成H₂和O₂則是高能壘反應，該類(lèi)反應的△G>0(△G=237 kJ/mo1)，此類(lèi)反應將光能轉化為化學(xué)能。

要使水分解釋放出氫氣，熱力學(xué)要求作為光催化材料的半導體材料的導帶電位比氫電極電位EH+/H₂稍負，而價(jià)帶電位則應比氧電極電位Eo₂/H₂O稍正。光解水的原理為：光輻射在半導體上，當輻射的能量大于或相當于半導體的禁帶寬度時(shí)，半導體內電子受激發(fā)從價(jià)帶躍遷到導帶，而空穴則留在價(jià)帶，使電子和空穴發(fā)生分離，然后分別在半導體的不同位置將水還原成氫氣或者將水氧化成氧氣。Khan等提出了作為光催化分解水制氫材料需要滿(mǎn)足：高穩定性，不產(chǎn)生光腐蝕；價(jià)格便宜；能夠滿(mǎn)足分解水的熱力學(xué)要求；能夠吸收太陽(yáng)光。

大面積光解水太陽(yáng)模擬器參數

1光譜范圍 350nm-2500nm，可選配延長(cháng)至14μm

2光斑面積30cm-10米（可定制）

3空間不均勻度為+/- 5％（ASTM E927）

4照度6萬(wàn)lux-10萬(wàn)lux可調（可以做道20萬(wàn)lux）

5光功率：1000w/m2-2000 w/m2

6光譜匹配度：除700-800nm以外在400-1100nm范圍內均為A即

7增大光照強度可以直接更換大功率燈泡無(wú)需更換電源

8電源采用特殊設計可以有效延長(cháng)燈泡使用壽命