[发明专利]一种基于太阳能的制氢系统

说明书

本发明公开了一种基于太阳能的制氢系统，包括第一光催化容器、第二光催化容器，第一光催化容器与所述第二光催化容器之间连接有电子介体；第一光催化容器、第二光催化容器内设有光催化剂、吸热结构、导热结构、对电极，导热结构连接于吸热结构的下方，光催化容器内装有反应液，且液面位于吸热结构的上方，还原反应光催化剂设于吸热结构上且浸没在反应液内；对电极一端浸没在反应液内；导热结构的下方设有用于形成空穴流的热电转换模块和用于形成电子流的热电转换模块；热电转化模块的热侧均与导热结构连接，热电转化模块的冷侧与对电极的另一端连接，或连接光催化剂。

技术领域

本发明涉及制氢技术领域，具体涉及一种基于太阳能的制氢系统。

背景技术

全球对化石燃料的过度使用，造成了能源短缺、环境污染和温室效应加剧等一系列问题。为了满足可持续发展的需要，促进绿色经济的发展，具有清洁、高效、可持续等优点的氢能正受到高度关注，一系列制氢技术也随之发展起来。

利用自然界丰富的太阳能进行光催化制氢被认为是理想的制氢技术之一。光催化制氢技术可分为一步法光催化制氢技术和两步法光催化制氢技术。其中，两步法光催化制氢技术通过氧化反应/还原反应光催化剂在两个第一光催化容器中吸收太阳光，分别产生电子与空穴，进而与反应液反应产生氢气和氧气。相比于一步法光催化制氢技术，两步法具有氢气和氧气自动分离以及对半导体带隙要求低的优点。

但是目前所发现的氧化反应/还原反应光催化剂仅能利用短波长的太阳光，存在效率较低的问题，阻碍了大规模的商业化应用；并且，光催化制氢系统还受到太阳光照时间限制，制约了氢气的产量。因此，现有技术仍需进一步完善。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种基于太阳能的制氢系统，包括第一光催化容器、第二光催化容器，所述第一光催化容器与所述第二光催化容器之间连接有电子介体；

所述第一光催化容器内设有还原反应光催化剂、第一吸热结构、第一导热结构、第一对电极，所述第一导热结构连接于所述第一吸热结构的下方，所述第一光催化容器内装有反应液，且液面位于所述第一吸热结构的上方，所述还原反应光催化剂设于所述第一吸热结构上且浸没在所述反应液内；所述第一对电极一端浸没在所述反应液内；所述第一导热结构的下方设有用于形成空穴流的第一热电转换模块和用于形成电子流的第二热电转换模块；所述第一热电转化模块和第二热电转换模块的热侧均与所述第一导热结构传热接触，所述第一热电转化模块和第二热电转换模块的热侧通过第一集流体接连，所述第一热电转化模块的冷侧与所述第一对电极的另一端连接，所述第二热电转换模块的冷侧连接所述还原反应光催化剂；

所述第二光催化容器内设有氧化反应光催化剂、第二吸热结构、第二导热结构、第二对电极，所述第二导热结构设于所述第二吸热结构的下方，所述第二光催化容器内装有反应液，且液面位于所述第二吸热结构的上方，所述氧化反应光催化剂设置在所述第二吸热结构上且浸没在所述反应液内；所述第二对电极一端浸没在所述反应液内；所述第二导热结构的下方设有用于形成空穴流的第三热电转换模块和用于形成电子流的第四热电转换模块；所述第三热电转化模块和第四热电转换模块的热侧均与所述第二导热结构传热接触接，所述第三热电转化模块和第四热电转换模块的热侧通过第二集流体电连接，所述第四热电转化模块的冷侧与所述第二对电极的另一端连接，所述第三热电转换模块的冷侧连接所述氧化反应光催化剂。

在一些实施例中，还包括有集热器、储热模块，所述集热器、储热模块内均设置有装有导热流体的第一导热管，且第一导热管依次流经集热器和储热模块的吸热侧形成闭式循环；所述储热模块的放热侧与第一导热结构传热接触，所述储热模块的放热侧与第二导热结构传热接触。

所述储热模块内设置连通第一导热结构的第二导热管，将储热模块的热量传递至第一导热结构；所述储热模块内设置连通第二导热结构的第三导热管，将储热模块的热量传递至第二导热结构。第二导热管和第三导热管可以相互连通。