[发明专利]一种水分解制氢的方法及其装置

权利要求书

1.一种水分解制氢的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、分别在N型和P型半导体硅的一侧设置铌掺杂二氧化钛透明导电层，另一侧设置导电金属层，得到N型硅光电极和P型硅光电极；

S2、N型硅光电极和P型硅光电极分别作为正、负极连接成电解器；

S3、P型热电半导体和N型热电半导体的一端热传导连接至同一个热源，另一端分别热传导连接散热介质，所述P型热电半导体和所述N型硅光电极的导电金属层电传导连接，所述N型热电半导体和所述P型硅光电极的导电金属层电传导连接，所述热源通过将纳米碳材料、MXene、硫化亚铜或碲化亚铜中的至少一种分散于透明高沸点溶剂中制得，利用热电器件驱动N型硅光电极和P型硅光电极进行水分解制氢。

2.根据权利要求1所述的一种水分解制氢的方法，其特征在于，步骤S1中，利用磁控溅射、激光脉冲或表面喷涂的方法分别在N型和P型半导体硅的一侧沉积铌掺杂二氧化钛透明导电层，并对铌掺杂二氧化钛透明导电层进行热处理，分别在N型和P型半导体硅的另一侧利用磁控溅射、激光脉冲或表面喷涂的方法沉积导电金属层，得到N型硅光电极和P型硅光电极。

3.根据权利要求1所述的一种水分解制氢的方法，其特征在于，步骤S2中，还包括，在所述P型硅光电极的所述铌掺杂二氧化钛透明导电层表面制备用于水分解产氢的催化剂，在所述N型硅光电极的所述铌掺杂二氧化钛透明导电层表面制备用于水分解产氧的催化剂。

4.根据权利要求1所述的一种水分解制氢的方法，其特征在于，所述P型热电半导体为P型碲化铋热电半导体，所述N型热电半导体为N型碲化铋热电半导体。

5.一种水分解制氢的装置，其特征在于，包括硅光电极电解器和热电器件，所述硅光电极电解器包括分别作为正极和负极的N型硅光电极和P型硅光电极，所述N型硅光电极包括N型半导体硅、设置于所述N型半导体硅一侧的铌掺杂二氧化钛透明导电层以及设置于所述N型半导体硅另一侧的导电金属层，所述P型硅光电极包括P型半导体硅、设置于所述P型半导体硅一侧的铌掺杂二氧化钛透明导电层以及设置于所述P型半导体硅另一侧的导电金属层，所述热电器件包括P型热电半导体、N型热电半导体、热源和散热介质，所述P型热电半导体和所述N型热电半导体的一端热传导连接至同一个所述热源，所述P型热电半导体和所述N型热电半导体的另一端分别热传导连接散热介质，且所述P型热电半导体和所述N型硅光电极的导电金属层电传导连接，所述N型热电半导体和所述P型硅光电极的导电金属层电传导连接，所述热源包括分散有纳米碳材料、MXene、硫化亚铜或碲化亚铜中的至少一种的高沸点溶剂。

6.根据权利要求5所述的一种水分解制氢的装置，其特征在于，所述N型硅光电极和所述P型硅光电极上的所述铌掺杂二氧化钛透明导电层的厚度和铌含量相同或不同。

7.根据权利要求5所述的一种水分解制氢的装置，其特征在于，所述P型硅光电极的所述铌掺杂二氧化钛透明导电层表面沉积用于水分解产氢的催化剂，所述N型硅光电极的所述铌掺杂二氧化钛透明导电层表面沉积用于水分解产氧的催化剂。

8.根据权利要求5所述的一种水分解制氢的装置，其特征在于，P型热电半导体为P型碲化铋热电半导体，所述N型热电半导体为N型碲化铋热电半导体。