CN113952908B - 一种光催化制氢装置及制氢系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光催化制氢装置及制氢系统，通过设置聚光集热部将太阳光进行汇集且输出至氧化反应光催化部和还原反应光催化部，并通过电子介体将氧化反应产生的光生电子传递给还原反应的光生空穴结合，实现闭环反应；同时在氧化反应光催化部和还原反应光催化部的下方分别设置第一温差发电机构和第二温差发电机构，分别与两个光催化部传热接触；第一温差发电机构和第二温差发电机构在温差作用下形成电势差，并分别给氧化反应光催化部输出负电势和给还原反应光催化部输出正电势，将电势施加于两个光催化部，即施加电场，有效降低光生电子所需的太阳光能量，提高太阳光利用效率，增加了光催化整体效率。
Description
技术领域
本发明属于光解水制氢技术领域，尤其涉及一种光催化制氢装置及制氢系统。
背景技术
随着全球环境污染和温室效应的加剧，氢能作为具有较高热值且燃烧产物清洁的能源受到关注。大量的制氢技术被研究和开发，其中光催化制氢技术由于可以存储和利用太阳能，受到广泛关注。光解水制氢技术始自1972年，由日本东京大学Fujishima A和HondaK两位教授首次报告发现TiO2单晶电极光催化分解水从而产生氢气这一现象，从而揭示了利用太阳能直接分解水制氢的可能性，开辟了利用太阳能光解水制氢的研究道路。随着电极电解水向半导体光催化分解水制氢的多相光催化(heterogeneous photocatalysis)的演变和TiO2以外的光催化剂的相继发现，兴起了以光催化方法分解水制氢(简称光解水)的研究，并在光催化剂的合成、改性等方面取得较大进展。
太阳能光催化制氢主要是基于半导体纳米颗粒的分解水体系。从太阳能制氢规模化应用的角度考虑，光催化制氢具有工艺相对简单、易操作、投资成本相对较低的优势，但是目前所发现的光催化剂仅能利用波长较小的太阳光，存在效率较低的问题，阻碍了大规模的商业化应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种光催化制氢装置及制氢系统，以解决现有太阳能制氢效率较低的问题。
为解决上述问题，本发明的技术方案为：
本发明的一种光催化制氢装置，包括：
氧化反应光催化部；
还原反应光催化部；
聚光集热部，用于汇集太阳光并向所述氧化反应光催化部和所述还原反应光催化部提供太阳光；
电子介体，两端分别与所述氧化反应光催化部内的水和所述还原反应光催化部内的水电连接；
第一温差发电机构，与所述氧化反应光催化部传热接触，所述第一温差发电机构与所述氧化反应光催化部电连接并提供正电势；
第二温差发电机构，与所述还原反应光催化部传热接触，所述第二温差发电机构与所述还原反应光催化部电连接并提供负电势。
本发明的光催化制氢装置，所述氧化反应光催化部包括光催化制氧容器、氧化反应光催化剂、第一供水部和第一储热部；
所述氧化反应光催化剂和第一储热部设于所述光催化制氧容器内，氧化反应光催化剂设置于第一储热部上方；
所述第一供水部的输出端与所述光催化制氧容器的内腔连通。
氧化反应光催化剂位于所述氧化反应光催化部内的水面之下。
本发明的光催化制氢装置，所述第一温差发电机构包括第一N型半导体、第一P型半导体、第一对电极、第一集流体和第一放电板；
所述第一对电极设于所述光催化制氧容器内并与水接触，第一放电板位于所述光催化制氧容器内并设置在所述氧化反应光催化剂下方；
所述第一N型半导体、所述第一P型半导体的上端面均通过所述第一集流体与所述第一储热部连接，所述第一N型半导体、所述第一P型半导体的上端面均与所述第一集流体电连接；
所述第一N型半导体的下端面与所述第一对电极电连接；所述第一P型半导体的下端面与所述第一放电板电连接。
本发明的光催化制氢装置，所述第一储热部的材质为纳米多孔材料
本发明的光催化制氢装置，所述还原反应光催化部包括光催化制氢容器、还原反应光催化剂、第二供水部和第二储热部；
所述还原反应光催化剂和第二储热部设于所述光催化制氢容器内，还原反应光催化剂设置于第二储热部上方；
所述第二供水部的输出端与所述光催化制氢容器的内腔连通。
还原反应光催化剂位于所述还原反应光催化部内的水面之下。
本发明的光催化制氢装置，所述第二温差发电机构包括第二N型半导体、第二P型半导体、第二对电极、第二集流体和第二放电板；
所述第二对电极设于所述光催化制氢容器内并与水接触，所述第二放电板位于所述光催化制氢容器内并设置在所述还原反应光催化剂下方；
所述第二N型半导体、所述第二P型半导体的上端面均通过所述第二集流体与所述第二储热部连接，所述第二N型半导体、所述第二P型半导体的上端面均与所述第二集流体电连接；
所述第二P型半导体的下端面与所述第二对电极电连接；所述第二N型半导体的下端面与所述第二放电板电连接。
本发明的光催化制氢装置，所述第二储热部的材质为纳米多孔材料。
本发明的光催化制氢装置，还包括隔热部；所述隔热部分别设于所述氧化反应光催化部和所述还原反应光催化部的周侧。
本发明的一种制氢系统，包括上述任意一项所述的光催化制氢装置。
本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
1、本发明一实施例通过设置聚光集热部将太阳光进行汇集且输出至氧化反应光催化部和还原反应光催化部，并通过电子介体将氧化反应产生的光生电子传递给还原反应的光生空穴结合，实现闭环反应；同时在氧化反应光催化部和还原反应光催化部的下方分别设置第一温差发电机构和第二温差发电机构，分别与两个光催化部传热接触；第一温差发电机构和第二温差发电机构在温差作用下形成电势差，并分别给氧化反应光催化部输出负电势和给还原反应光催化部输出正电势，将电势施加于两个光催化部，即施加电场，有效降低光生电子所需的太阳光能量，提高太阳光利用效率，增加了光催化整体效率。
2、本发明一实施例通过设置在氧化反应光催化部和还原反应光催化部的下方设置第一储热部和第二储热部，两个储热部将一部分无法被光催化剂吸收的波长较长的太阳光吸收产生热量，提高了光催化反应的环境温度，增加了光催化整体效率。
附图说明
图1为本发明的光催化制氢装置的示意图；
图2为本发明的光催化制氢装置的氧化反应光催化剂或还原反应光催化剂的俯视图；
图3为本发明的光催化制氢装置的氧化反应光催化剂或还原反应光催化剂的正视图。
附图标记说明：1：光催化制氧容器；101：氧气出口；2：光催化制氢容器；201：氢气出口；3：氧化反应光催化剂；4：还原反应光催化剂；5：第一储热部；6：电子介体；7：第一N型半导体；8：第一P型半导体；9：第二N型半导体；10：第二P型半导体；11：第一集流体；12：第一对电极；13：第二对电极；14：水位控制装置；15：给水泵；16：水箱；17：隔热部；18：第二储热部；19：第二集流体；20：第一放电板；21：第二放电板。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种光催化制氢装置及制氢系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。
实施例一
参看图1至图3，在一个实施例中，一种光催化制氢装置，包括聚光集热部、氧化反应光催化部、还原反应光催化部、电子介体6、第一温差发电机构和第二温差发电机构。
其中，聚光集热部则用于将汇集太阳光并向氧化反应光催化部和还原反应光催化部提供太阳光，使得氧化反应光催化剂3和还原反应光催化剂4可在光的作用下分别制氧和制氢。
电子介体6的两端分别与氧化反应光催化部内的水和还原反应光催化部内的水电连接，用于将氧化反应光催化剂3产生的光生电子传递给还原反应光催化剂4，与其光生空穴结合，实现闭环反应。
第一温差发电机构与氧化反应光催化部传热接触，用于吸收氧化反应光催化部内的热量；且第一半导体部的负电势输出端与氧化反应光催化部电连接，用于提供氧化反应光催化部所需的正电势。
第二温差发电机构与还原反应光催化部传热接触，同样用于还原反应光催化部内的热量；第二半导体部的正电势输出端与还原反应光催化部电连接，用于提供还原反应光催化部所需的负电势。
本实施例通过设置聚光集热部将太阳光进行汇集且输出至氧化反应光催化部和还原反应光催化部，并通过电子介体6将氧化反应产生的光生电子传递给还原反应的光生空穴结合，实现闭环反应；同时在氧化反应光催化部和还原反应光催化部的下方分别设置第一温差发电机构和第二温差发电机构，分别与两个光催化部传热接触；第一温差发电机构和第二温差发电机构在温差作用下形成电势差，并分别给氧化反应光催化部输出负电势和给还原反应光催化部输出正电势，将电势施加于两个光催化部，即施加电场，有效降低光生电子所需的太阳光能量，提高太阳光利用效率，增加了光催化整体效率。
下面对本实施例的光催化制氢装置的具体结构进行进一步说明：
在本实施例中，氧化反应光催化部具体可包括光催化制氧容器1、氧化反应光催化剂3、第一供水部和第一储热部5。
光催化制氧容器1可为一透明容器，上方开设有氧气出口101。氧化反应光催化剂3和第一储热部5设于光催化制氧容器1内，氧化反应光催化剂3设于第一储热部5的上方，用于吸收太阳光并通过氧化反应光催化剂3的光生空穴发生氧化反应产生氧气。第一供水部的输出端与光催化制氧容器1的内腔连通，用于保持光催化制氧容器1内的水位高度。
进一步地，还原反应光催化部同样可包括光催化制氢容器2、还原反应光催化剂4、第二供水部和第二储热部18。
光催化制氢容器2为一透明容器，上方开设有氢气出口201。还原反应光催化剂4和第二储热部18设于光催化制氢容器2内，还原反应光催化剂4设于第二储热部18的上方，用于吸收太阳光并通过还原反应光催化剂4的光生电子发生还原反应产生氢气。第二供水部的输出端与光催化制氢容器2的内腔连通，用于保持光催化制氢容器2内的水位高度。
本实施例通过设置在氧化反应光催化部和还原反应光催化部的下方设置导热部，导热部将一部分无法被光催化剂吸收的波长较长的太阳光吸收产生热量，提高了光催化反应的环境温度，增加了光催化整体效率。
在本实施例中，第一温差发电机构包括第一N型半导体7、第一P型半导体8、第一对电极12和第一集流体11和第一放电板20。
其中，第一对电极12设于光催化制氧容器1内并与其中的水相接触。第一放电板20设于光催化制氧容器1内，并设于氧化反应光催化剂3的下方。
第一N型半导体7、第一P型半导体8的上端面则分别通过第一集流体11与第一储热部5相连接，且第一N型半导体7、第一P型半导体8的上端面均与第一集流体11电连接。N型半导体和P型半导体布置于第一储热部5下方，在温差的作用下，N型半导体中电子流向冷侧，P型半导体中空穴流向冷侧，进而N型半导体和P型半导体之间产生电势差。而第一N型半导体7的下端面与第一对电极12通过导线电连接，第一P型半导体8的下端面则与第一放电板20电连接，故可提供氧化反应光催化剂3正电势。
同样地，第二温差发电机构包括第二N型半导体9、第二P型半导体10、第二对电极13、第二集流体19和第二放电板21。
其中，第二对电极13设于光催化制氢容器2内并与其中的水相接触。第二放电板21设于光催化制氢容器2内并设置在还原反应光催化剂4的下方。
第二N型半导体9、第二P型半导体10的上端面分别通过第二集流体19与第二储热部18相连接。而第二P型半导体10的下端面与第二对电极13通过导线电连接，第二N型半导体9的下端面则与光催化制氢容器2内的第二放电板21电连接，故可提供还原反应光催化剂4负电势。
其中，第一集流体11和第二集流体19分别铺设在光催化制氧容器1和光催化制氢容器2的内腔底面。氧化反应光催化剂3和还原反应光催化剂4均为半导体纳米颗粒，分别均匀附着在下方的第一集流体11和第二集流体19上。其中，第一集流体11和第二集流体19为金属材料，具有导电率高的特点。
在本实施例中，第一储热部5和第二储热部18的材质均为纳米多孔材料，具有吸光率高、导热系数高、疏水的特点，可以吸收太阳光并将热量传递自上往下传递，疏水特点可以使水只在吸热材料表面，避免热量被水带走。
具体地，参看图2和图3，第一储热部5和第二储热部18均可伸入于上方的光催化制氧容器1和光催化制氢容器2，来接收氧化反应光催化剂3和还原反应光催化剂4不能吸收的波长较长的太阳光内的热能，并将热量传递至下方的第一温差发电机构和第二温差发电机构。氧化反应光催化剂3与第一集流体11可依次相间设置于所述第一储热部5上，还原反应光催化剂4与第二集流体19可依次相间设置于相对应的第二储热部18的上端面上，使两种光催化剂均可与水充分接触。
在本实施例中，上述的第一供水部和第二供水部均可包括水箱16、给水泵15和水位控制装置14。两个供水部的水箱16分别与光催化制氧容器1和光催化制氢容器2通过管路连接。给水泵15和水位控制装置14则分别安装于对应的管路上，水位控制装置14用于检测对应容器内的水位并控制给水泵15补水。
在本实施例中，光催化制氢装置还可包括隔热部17。隔热部17分别设于光催化制氧容器1和光催化制氢容器2的周侧，用于阻隔位于其下方的导热部的热量向周侧传递。其中，隔热部17可由隔热材料组成。
在本实施例中，聚光集热部可为聚光集热器，用于将太阳光进行聚集并传输至氧化反应光催化剂3和还原反应光催化剂4以及第一储热部5和第二储热部18位置。
实施例二
本实施例提供了一种制氢系统，包括上述实施例一中的光催化制氢装置。通过设置聚光集热部将太阳光进行汇集且输出至氧化反应光催化部和还原反应光催化部，并通过电子介体6将氧化反应产生的光生电子传递给还原反应的光生空穴结合，实现闭环反应；同时在氧化反应光催化部和还原反应光催化部的下方分别设置第一温差发电机构和第二温差发电机构，分别与两个光催化部传热接触；第一温差发电机构和第二温差发电机构在温差作用下形成电势差，并分别给氧化反应光催化部输出负电势和给还原反应光催化部输出正电势，将电势施加于两个光催化部，即施加电场，有效降低光生电子所需的太阳光能量，提高太阳光利用效率，增加了光催化整体效率。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。
Claims (2)
1.一种光催化制氢装置，其特征在于，包括：
氧化反应光催化部，其内的氧化反应光催化剂（3）用于接收太阳光进行氧化反应制氧；
还原反应光催化部，其内的还原反应光催化剂（4）用于接收太阳光进行还原反应制氢；
聚光集热部，用于汇集太阳光并向所述氧化反应光催化部和所述还原反应光催化部提供太阳光；
电子介体（6），两端分别与所述氧化反应光催化部内的水和所述还原反应光催化部内的水电连接；
第一温差发电机构，与所述氧化反应光催化部中的第一储热部（5）传热接触，所述第一储热部（5）用于储存太阳光中的热能；所述第一温差发电机构与所述氧化反应光催化部电连接并提供氧化反应所需的正电势；
第二温差发电机构，与所述还原反应光催化部中的第二储热部（18）传热接触，所述第二储热部（18）用于储存太阳光中的热能；所述第二温差发电机构与所述还原反应光催化部电连接并提供还原反应所需的负电势；
其中，所述氧化反应光催化部包括光催化制氧容器（1）、所述氧化反应光催化剂（3）和所述第一储热部（5）；所述氧化反应光催化剂（3）和第一储热部（5）设于所述光催化制氧容器（1）内，氧化反应光催化剂（3）间隔设置于第一储热部（5）上方；所述光催化制氧容器（1）为透明容器，所述第一储热部（5）的材质为纳米多孔材料；
所述还原反应光催化部包括光催化制氢容器（2）、所述还原反应光催化剂（4）和所述第二储热部（18）；所述还原反应光催化剂（4）和第二储热部（18）设于所述光催化制氢容器（2）内，还原反应光催化剂（4）间隔设置于第二储热部（18）上方；所述光催化制氢容器（2）为透明容器，所述第二储热部（18）的材质为纳米多孔材料；
所述纳米多孔材料具有吸光率高、导热系数高、疏水的特点；
氧化反应光催化剂（3）与所述第一温差发电机构的第一集流体（11）依次相间设置于所述第一储热部（5）上，还原反应光催化剂（4）与所述第二温差发电机构的第二集流体（19）依次相间设置于相对应的第二储热部 （18）的上端面上；
还包括隔热部（17），隔热部（17）分别设于光催化制氧容器（1）和光催化制氢容器（2）的周侧，用于阻隔位于其下方的第一储热部（5）和第二储热部（18）的热量向周侧传递；
所述氧化反应光催化部包括第一供水部；
所述第一供水部的输出端与所述光催化制氧容器（1）的内腔连通；
所述第一温差发电机构包括第一N型半导体（7）、第一P型半导体（8）、第一对电极（12）、第一集流体（11）和第一放电板（20）；
所述第一对电极（12）设于所述光催化制氧容器（1）内并与水接触，第一放电板（20）位于所述光催化制氧容器（1）内并设置在所述氧化反应光催化剂（3）下方；
所述第一N型半导体（7）、所述第一P型半导体（8）的上端面均通过所述第一集流体（11）与所述第一储热部连接，所述第一N型半导体（7）、所述第一P型半导体（8）的上端面均与所述第一集流体（11）电连接；
所述第一N型半导体（7）的下端面与所述第一对电极（12）电连接；所述第一P型半导体（8）的下端面与所述第一放电板（20）电连接；
所述还原反应光催化部包括第二供水部；
所述第二供水部的输出端与所述光催化制氢容器（2）的内腔连通；
所述第二温差发电机构包括第二N型半导体（9）、第二P型半导体（10）、第二对电极（13）、第二集流体（19）和第二放电板（21）；
所述第二对电极（13）设于所述光催化制氢容器（2）内并与水接触，所述第二放电板（21）位于所述光催化制氢容器（2）内并设置在所述还原反应光催化剂（4）下方；
所述第二N型半导体（9）、所述第二P型半导体（10）的上端面均通过所述第二集流体（19）与所述第二储热部连接，所述第二N型半导体（9）、所述第二P型半导体（10）的上端面均与所述第二集流体（19）电连接；
所述第二P型半导体（10）的下端面与所述第二对电极（13）电连接；所述第二N型半导体（9）的下端面与所述第二放电板（21）电连接。
2.一种制氢系统，其特征在于，包括如权利要求1所述的光催化制氢装置。
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|---|---|---|---|---|
| CN116573609A (zh) * | 2023-07-14 | 2023-08-11 | 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 | 太阳能热化学制氢发电系统及方法 |
Citations (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003238104A (ja) * | 2002-02-18 | 2003-08-27 | Univ Tohoku | 水素生成光装置 |
| KR100699556B1 (ko) * | 2005-10-12 | 2007-03-26 | 한국에너지기술연구원 | 광촉매와 바이오 촉매를 이용한 촉매 분리형 수소 제조장치 |
| CN101814870A (zh) * | 2010-04-27 | 2010-08-25 | 华南理工大学 | 太阳能槽式温差发电装置 |
| WO2011091620A1 (zh) * | 2010-01-29 | 2011-08-04 | 中国科学院广州能源研究所 | 热电转换型太阳能热发电系统 |
| CN102534645A (zh) * | 2012-02-01 | 2012-07-04 | 华东理工大学 | 一种光催化辅助电解水制氢的方法 |
| FR3009427A1 (fr) * | 2013-07-30 | 2015-02-06 | IFP Energies Nouvelles | Procede de conversion photocatalytique par transformation de l'irradiation solaire en irradiation adaptee a l'activation du photocatalyseur. |
| CN104923073A (zh) * | 2015-05-26 | 2015-09-23 | 上海大学 | 利用废气余热发生光降解废气的处理装置 |
| CN204849044U (zh) * | 2015-08-13 | 2015-12-09 | 西安科技大学 | 一种太阳能分解水制氢装置 |
| JP2016044922A (ja) * | 2014-08-25 | 2016-04-04 | 大和ハウス工業株式会社 | 太陽エネルギー利用システム |
| KR20160081538A (ko) * | 2014-12-31 | 2016-07-08 | 현대자동차주식회사 | 열전소자 및 축열소자를 구비한 차량 폐열 회수 시스템 |
| CN108118358A (zh) * | 2016-11-29 | 2018-06-05 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 光合作用与(光)电催化联用系统分离式分解水制氢方法 |
| CN108339500A (zh) * | 2018-02-05 | 2018-07-31 | 清华大学 | 一种太阳能光催制氢和光伏发电的梯级利用装置和方法 |
| CN109112562A (zh) * | 2017-06-22 | 2019-01-01 | 中国科学院金属研究所 | 一种热电辅助的光电催化系统的构建方法 |
| CN110167665A (zh) * | 2016-10-17 | 2019-08-23 | 瑞士苏黎世联邦理工学院 | 用于具有集成热回收的变温循环过程的热化学反应器系统及用于操作其的方法 |
| CN111908423A (zh) * | 2020-05-25 | 2020-11-10 | 广东能创科技有限公司 | 一种温差发电耦合甲醇水重整制氢发电系统 |
| CN113026054A (zh) * | 2021-02-06 | 2021-06-25 | 西藏大学 | 一种光电催化分解水制氢氧的检测系统及其使用方法 |
| CN115814729A (zh) * | 2021-12-31 | 2023-03-21 | 浙江高晟光热发电技术研究院有限公司 | 一种基于太阳能的制氢系统 |
-
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Patent Citations (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003238104A (ja) * | 2002-02-18 | 2003-08-27 | Univ Tohoku | 水素生成光装置 |
| KR100699556B1 (ko) * | 2005-10-12 | 2007-03-26 | 한국에너지기술연구원 | 광촉매와 바이오 촉매를 이용한 촉매 분리형 수소 제조장치 |
| WO2011091620A1 (zh) * | 2010-01-29 | 2011-08-04 | 中国科学院广州能源研究所 | 热电转换型太阳能热发电系统 |
| CN101814870A (zh) * | 2010-04-27 | 2010-08-25 | 华南理工大学 | 太阳能槽式温差发电装置 |
| CN102534645A (zh) * | 2012-02-01 | 2012-07-04 | 华东理工大学 | 一种光催化辅助电解水制氢的方法 |
| FR3009427A1 (fr) * | 2013-07-30 | 2015-02-06 | IFP Energies Nouvelles | Procede de conversion photocatalytique par transformation de l'irradiation solaire en irradiation adaptee a l'activation du photocatalyseur. |
| JP2016044922A (ja) * | 2014-08-25 | 2016-04-04 | 大和ハウス工業株式会社 | 太陽エネルギー利用システム |
| KR20160081538A (ko) * | 2014-12-31 | 2016-07-08 | 현대자동차주식회사 | 열전소자 및 축열소자를 구비한 차량 폐열 회수 시스템 |
| CN104923073A (zh) * | 2015-05-26 | 2015-09-23 | 上海大学 | 利用废气余热发生光降解废气的处理装置 |
| CN204849044U (zh) * | 2015-08-13 | 2015-12-09 | 西安科技大学 | 一种太阳能分解水制氢装置 |
| CN110167665A (zh) * | 2016-10-17 | 2019-08-23 | 瑞士苏黎世联邦理工学院 | 用于具有集成热回收的变温循环过程的热化学反应器系统及用于操作其的方法 |
| CN108118358A (zh) * | 2016-11-29 | 2018-06-05 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 光合作用与(光)电催化联用系统分离式分解水制氢方法 |
| CN109112562A (zh) * | 2017-06-22 | 2019-01-01 | 中国科学院金属研究所 | 一种热电辅助的光电催化系统的构建方法 |
| CN108339500A (zh) * | 2018-02-05 | 2018-07-31 | 清华大学 | 一种太阳能光催制氢和光伏发电的梯级利用装置和方法 |
| CN111908423A (zh) * | 2020-05-25 | 2020-11-10 | 广东能创科技有限公司 | 一种温差发电耦合甲醇水重整制氢发电系统 |
| CN113026054A (zh) * | 2021-02-06 | 2021-06-25 | 西藏大学 | 一种光电催化分解水制氢氧的检测系统及其使用方法 |
| CN115814729A (zh) * | 2021-12-31 | 2023-03-21 | 浙江高晟光热发电技术研究院有限公司 | 一种基于太阳能的制氢系统 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 光催化制氢和制氧体系中的助催化剂研究进展;林克英等;《科技导报》;20131018;全文 * |
| 水电解制氢技术的进展及其在煤制甲醇中的应用;李琼玖等;《中外能源》;20080615(第03期);全文 * |
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|---|---|
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