[發明專利]光電化學電池、用于用光電化學電池以光驅動方式產生氫和氧的系統和方法和用于制造光電化學電池的方法

有效

• 申請號: 201380018724.2
• 申請日: 2013-03-15
• 公開（公告）號: CN104302812A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: S·霍赫;M·布盧格;J·布澤;W·卡爾維特;B·凱澤爾;W·耶格曼;H·哈恩;H-W·延托夫
• 申請（專利權）人: 贏創工業集團股份有限公司
• 主分類號: C25B1/04
• 分類號: C25B1/04;C25B9/10;C25B11/03;C25B11/04;H01L31/0725
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 臧永杰;劉春元

1.用于尤其從水或其他基于水溶液的電解質中以光驅動方式產生氫和氧的光電化學電池(100)，在層構造(40)中具有光電層結構(1)和電化學層結構(2)，其中

-光電層結構(1)形成層構造(40)的前側(41)用以不受電解質(10)影響地吸收光(3)，和

-電化學層結構(2)形成層構造(40)的后側(42)，用以接納電解質(10)，和

-導電的和防蝕的耦合層(13)使光電層結構(1)和電化學層結構(2)在層構造(40)中彼此電接觸，其中

-電化學層結構(2)具有前電極(21)的電極結構和后電極(22)的電極結構，在其之間布置離子交換層(61)為，使得在形成集成層構造(40)的情況下，離子交換層(61)與為轉化電解質(10)而形成的前電極(21)的電極結構和/或后電極(22)的電極結構接觸。

2.按照權利要求1的光電化學電池(100)，其特征在于，光電層結構(1)和電化學層結構(2)作為唯一層序列的在構造方向上單獨施加的層的序列集成在層構造(40)中。

3.按照權利要求1或2的光電化學電池(100)，其特征在于，光電層結構(1)以光伏電池的形式模塊化地被提供，和/或電化學層結構(2)以電化學電池的形式模塊化地被提供，并借助于導電的和防蝕的耦合層(13)裝配在層構造(40)中。

4.根據權利要求1至3中一項的光電化學電池(100)，其特征在于，前電極(21)的電極結構和/或后電極(22)的電極結構具有為轉化電解質(10)而設置的功能層(23)，(24)，所述功能層作為單獨的層施加在前電極(21)的實心部分上和/或后電極(22)的實心部分上。

5.根據權利要求1至4中一項的光電化學電池(100)，其特征在于，前電極(21)的電極結構和/或后電極(22)的電極結構為了轉化電解質(10)中的水而具有與前電極(21)和/或后電極(22)整體形成的功能區，尤其具有通過前電極(21)和/或后電極(22)的表面處理而形成的功能區。

6.根據權利要求1至5中一項的光電化學電池(100)，其特征在于，前電極(21)上的第一功能層(23)和/或功能區與離子交換層(61)接觸，和/或后電極(22)上的第二功能層(24)和/或功能區與離子交換層(61)接觸，尤其功能層(23)和/或功能區是導電的和對產物氣體是可透過的。

7.根據權利要求1至6中一項的光電化學電池(100)，其特征在于，離子交換層(61)與為轉化電解質(10)中的水而設置的功能層(23，24)和/或功能區的接觸是至少局部地在功能層(23，24)和/或功能區的橫斷面上延伸的直接接觸，尤其該接觸具有規則的和/或不規則的接觸部位布置，所述接觸部位分布在功能層(23，24)和/或功能區的橫斷面上。

8.根據權利要求1至7中一項的光電化學電池(100)，其特征在于，第一和/或第二功能層(23，24)和/或功能區具有對于前電極和/或后電極放大表面的功能性，尤其第一和/或第二功能層(23，24)和/或功能區具有孔、開口或用于電解質(10)的這類接納區域。

9.根據權利要求1至8中一項的光電化學電池(100)，其特征在于，第一和/或第二功能層(23，24)和/或功能區具有在前電極(21)和/或后電極(22)處對電解質(10)中的水的轉化催化的功能性，尤其承載催化劑。

10.根據權利要求1至9中一項的光電化學電池(100)，其特征在于，由前電極(21)和/或后電極(22)的電極結構承載的催化劑形成為顆粒狀和/或固定化的分子形式和/或實心的和/或多孔的層，該催化劑尤其具有一種或者多種活性組分和載體材料。

11.根據權利要求1至10中一項的光電化學電池(100)，其特征在于，由前電極(21)和/或后電極(22)的電極結構承載的催化劑的活性組分基于過渡金屬化合物或過渡金屬化合物的混合物，尤其在應用IV至XII副族的元素化合物的情況下，尤其活性組分基于選自包括Ti，V，Cr，Mo，W，Mn，Fe，Ru，Co，Ni，Cu或Zn的組的元素。