[发明专利]光电化学电池和用于对起始材料进行太阳能驱动的分解的方法

权利要求书

1.一种用于将起始材料、尤其是水或二氧化碳以太阳能驱动的方式分解成结合在其中的产物气体、尤其是氢气或一氧化碳的光电化学电池（1），所述光电化学电池具有：用于所述起始材料的输入管道（7）以及用于所获得的产物气体的输出管道（9）；在运行中受到太阳辐射（3′，3′′）的第一电极（2），所述第一电极（2）由光电活性材料制成；以及第二电极（5），其中所述电极（2，5）在闭合的电流回路中通过电子导体（4）和离子导体（6）彼此连接，所述电子导体用于传输通过所述太阳辐射（3′，3′′）在所述第一电极（2）中所激励的电子，所述离子导体用于传输在分解所述起始材料时产生的离子，其特征在于，作为离子导体（6）设置布置在所述电极（2，5）之间的由耐热固体材料制成的电解质。

2.根据权利要求1所述的光电化学电池（1），其特征在于，所述电解质由固体氧化物材料、尤其是二氧化锆（ZrO₂）或镧混合氧化物、优选锆酸镧（LaZrO₃）或铈酸镧（LaCeO₃）制成。

3.根据权利要求2所述的光电化学电池（1），其特征在于，用稀土金属、尤其是用钇来掺杂所述固体氧化物材料。

4.根据权利要求3所述的光电化学电池（1），其特征在于，作为所述第一电极（2）的光电活性材料设置优选具有钙钛矿结构的混合金属氧化物、尤其是钛酸锶（SrTiO₃）或者钽酸钾（KTaO₃）。

5.根据权利要求4所述的光电化学电池（1），其特征在于，用受主物质、尤其是铁掺杂所述第一电极（2）的钙钛矿混合金属氧化物。

6.根据权利要求1至3之一所述的光电化学电池（1），其特征在于，所述第一电极由过渡金属氧化物（MeO_x）、优选Fe₂O₃、CoO、Cu₂O、NiO、SnO₂、TiO₂、WO₃或ZnO制成。

7.根据权利要求1至6之一所述的光电化学电池（1），其特征在于，所述第二电极（5）由催化作用的材料、尤其是RuO₂、LaSrMnO₃、Pt、金属陶瓷混合物、优选Ni-YSZ或Ni制成。

8.根据权利要求1至7之一所述的光电化学电池（1），其特征在于，所述电子导体（4）具有电压源或电流源（15）以用于支持通过所述太阳辐射（3′，3′′）激励的电子的传输。

9.根据权利要求1至8之一所述的光电化学电池（1），其特征在于，所述电极（2，5）中的一个电极与用于通过分解所述起始材料产生的气态副产物、尤其是氧气的输出管道（11）相连接。

10.根据权利要求1至9之一所述的光电化学电池（1），其特征在于，在所述电极（2，5）之一与所述电解质之间布置尤其是由Ag、Au、Pt、RuO₂、Ni、Ni-YSZ或LaSrMnO₃或者LaSrCoO₃制成的催化剂层或电子传导层（16）。

11.根据权利要求1至10之一所述的光电化学电池（1），其特征在于，给所述第一电极（2）分配用于将入射的太阳辐射（3′）聚束的设备（19），所述设备（19）被安排为与入射的太阳辐射（3′）相比将被聚束到所述第一电极（2）上的太阳辐射（3′′）的强度提高至少30倍、优选至少50倍。

12.根据权利要求1至11之一所述的光电化学电池（1），其特征在于，在扁平的壳体（13）中容纳所述电极（2，5）和所述电解质以用于实现平板（12），所述壳体具有覆盖所述第一电极（2）的透光的入射窗（14）、尤其是玻璃片。

13.根据权利要求12所述的光电化学电池（1），其特征在于，所述壳体（13）被隔离体（18）包封，所述隔离体（18）具有对应于所述入射窗（14）的凹陷。