【概述】太陽(yáng)能光解水制氫過(guò)程可以將太陽(yáng)能充分使用起來(lái)，Z終獲得清潔的氫能資源，這具有廣闊的應(yīng)用前景。氫能因其作為低碳和零碳能源、可再生等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是取代煤、石油和天然氣的理想綠色能源[1, 2]。開(kāi)發(fā)GX穩(wěn)定的太陽(yáng)能光解水制氫體系，用于光電催化分解水制氫，具有非常重要的理論和實(shí)際意義。

在這個(gè)太陽(yáng)能光解水制氫體系中，光電陽(yáng)極的結(jié)構(gòu)、活性、穩(wěn)定性會(huì)影響整個(gè)過(guò)程中產(chǎn)氫效率。釩酸鉍（BiVO4）被認(rèn)為是光電分解水制氫Z有前景的光陽(yáng)極之一。Zhu課題組[3]致力于在BiVO4光陽(yáng)極上固定單寧酸、鎳鐵離子，形成能長(zhǎng)期循環(huán)使用可靠的可再生光電陽(yáng)極。

【實(shí)驗(yàn)/設(shè)備條件】

選用Newport型號(hào)94011A-ES太陽(yáng)光模擬器、型號(hào)91150V校準(zhǔn)參比電池和儀表等。

其中型號(hào)94011A-ES適用于需求小面積光斑和小范圍照明的研究人員，系統(tǒng)性能已經(jīng)過(guò)認(rèn)證，而且其成本較低。型號(hào)94011A-ES光束尺寸在 1.5×1.5 英寸 (38×38 mm)，在太陽(yáng)輸出為 1.0 時(shí)，這款模擬器符合 ASTM 和 IEC 標(biāo)準(zhǔn)定義的 ABB 級(jí)。

94011A-ES產(chǎn)品特點(diǎn)：

?緊湊設(shè)計(jì)-集成電源、勻化裝置和燈罩

?連續(xù)衰減器允許調(diào)太陽(yáng)輻照值

?簡(jiǎn)易、插入式燈組件，無(wú)需進(jìn)行燈對(duì)準(zhǔn)

?集成的 2 英寸濾光片支架

【樣品提取】

【實(shí)驗(yàn)/操作方法】

【部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果/結(jié)論】

圖1 (a)光解水制氫裝置圖。(b)未經(jīng)修飾/修飾處理后的BiVO4光陽(yáng)極簡(jiǎn)圖。(c)和(d)分別是未經(jīng)修飾/處理后的BiVO4掃描電鏡圖。

圖2  BiVO4光陽(yáng)極在H3BO3+Na2B4O7?10H2O溶液中長(zhǎng)時(shí)間光穩(wěn)定性測(cè)試實(shí)驗(yàn)。

從圖2可以看出，在硼酸鹽電解液中BiVO4具有良好的穩(wěn)定特性，會(huì)保持較恒定的電流密度。

       經(jīng)計(jì)算得出BiVO4在AM 1.5 G的照度下（100 mW/cm2），可達(dá)到的理論光電流密度為7.5 mA/cm2，對(duì)應(yīng)的太陽(yáng)能到氫氣的效率為9.2%。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：較薄的BiVO4膜通常有較高的光吸收效率和較低的電荷分離效率，反之亦然。因此，在太陽(yáng)能光電解水研究中，如何進(jìn)一步提高BiVO4光陽(yáng)極薄膜的透光性，同時(shí)保持高的光電流密度，仍然是具有挑戰(zhàn)性。

參考文獻(xiàn)：

[1]R. Sathre, C.D. Scown, I. William R. Morrow, J.C. Stevens, I.D. Sharp, I. Joel W. Ager, K. Walczak, F.A. Houleae, J.B. Greenblatt, Energy Environ. Sci. 7 (2014) 3264-3278.

[2]Y. He, T. Hamann, D. Wang, Chem. Soc. Rev. 48 (2019) 2182-2215.

[3]M.-R. Huang, Z.-W. Huang, H.-W. Zhu. Nano Energy 70 (2020) 104487.

【儀器/耗材清單】

Newport 型號(hào)94011A-ES太陽(yáng)光模擬器、型號(hào)91150V校準(zhǔn)參比電池和儀表等