[發(fā)明專利]一種高效光電極及其制備方法與應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110840910.0
• 申請日: 2021-07-23
• 公開（公告）號: CN113571717A
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡宗倩;李剛勇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍軍事科學(xué)院軍事醫(yī)學(xué)研究院
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90;H01M4/88;B01J23/847
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 王春霞

本發(fā)明公開了一種高效光電極及其制備方法與應(yīng)用。所述光陽極的制備方法包括如下步驟：采用線性掃描伏安法，在AM 1.5G光照下，采用光電沉積法在Bi₂O₃?BiVO₄光陽極上制備NiFeO_x，即得到NiFeO_x/Bi₂O₃?BiVO₄光陽極；將Fe(SO₄)₂·7H₂O或FeCl₂·4H₂O和Ni(SO₄)₂·6H₂O或NiCl₂·6H₂O溶解于硼酸鹽緩沖液中，然后進行光電沉積。本發(fā)明通過將Bi₂O₃?BiVO₄異質(zhì)結(jié)與NiFeOx助催化劑的配對，進一步提高了BiVO₄的光催化性能，可以與葡萄糖脫氫酶功能化的生物陽極組成的空間分離的混合陽極，以及膽紅素氧化酶修飾的生物陰極集成于BPEC中，全天候地從光和生物燃料發(fā)電。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高效光電極及其制備方法與應(yīng)用，屬于光電催化技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著人們對不可再生化石燃料的日益枯竭和日益嚴(yán)重的環(huán)境問題的關(guān)注，以高效、環(huán)保的方式從可再生資源中獲取能源已成為當(dāng)前研究的一個重要熱點。目前由煤、 石油和天然氣等不可再生資源產(chǎn)生的電力意味著未來的電力系統(tǒng)可能主要來自可持續(xù) 和可再生資源，如太陽能和生物質(zhì)能的化學(xué)能。太陽能被認(rèn)為是我們可以在地球上收 獲的終極可再生資源，因此從太陽能獲得電能為可再生能源的開發(fā)提供了一條可持續(xù) 的途徑。在各種太陽能轉(zhuǎn)換技術(shù)中，光電化學(xué)電池是利用光電極吸收太陽光子、分離 光生電荷載流子、將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能和化學(xué)燃料的有效途徑，進行光催化分解 水、降解污染物或CO₂還原。然而，由于天氣條件和/或地球自轉(zhuǎn)引起的陽光間歇性， 實際生產(chǎn)中的連續(xù)能源需求受到限制，因此產(chǎn)生的電能需要在使用前儲存在可充電電 池或電容器中，這進一步增加了成本，系統(tǒng)的復(fù)雜性和能量損失。

酶促生物燃料電池(EBFC)是一種利用氧化還原酶的部分催化活性，通過生物 電催化反應(yīng)將生物質(zhì)中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換裝置，由于其運行條件溫 和、環(huán)境友好、催化效率高、對特定反應(yīng)物有選擇性等優(yōu)點而受到越來越多的關(guān)注。 然而，由于EBFC的能量轉(zhuǎn)換途徑是單向的(化學(xué)能到電能)，進一步提高其性能仍然 是一個挑戰(zhàn)。將太陽能采集器集成到EBFC中，構(gòu)建太陽能和化學(xué)能向電能的雙向轉(zhuǎn) 換路徑，是EBFC實現(xiàn)更高能量轉(zhuǎn)換效率和滿足實際生產(chǎn)中全天候能源需求的一種可 能的替代方案。