文章编号:0254-0096(2006)11-1113-04太阳能光催化分解水制氢体系能量转换效率及量子产率的实验测定与计算 收稿日期 :2005-08-30 基金项目 :高等学校博士学科点专项科研基金(No.20050698034) ;国家重点基础( 973) 研究发展项目( No.2003CB214500)张耀君1, 2, 郭烈锦1, 延 卫1, 赵 亮1, 杨鸿辉1, 李明涛1, 许云波1( 1.西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室, 西安 710049;2.西安建筑科技大学材料学院, 西安 710055)摘 要:对太阳能光催化分解水制氢体系的阈值能、太阳能转换效率以及太阳能转化成可储存的化学能效率进行了阐述;建立了一种利用已知量子产率的化学光量计测定光子数绝对值的实验方法, 并使用该方法对太阳能光催化分解水制氢体系的能量转换效率及产氢的量子产率进行了计算。关键词:能量转换效率;量子产率;光催化分解水制氢体系中图分类号:TK511.4 文献标识码:A0 前 言迫于能源匮乏以及化石能源利用造成的环境污染带来的巨大压力, 国际能源署及美国能源部正在积极部署从烃经济向氢经济转变的未来能源战略[ 1 ～ 3] 。所以国际上有关太阳能光催化分解水制氢的研究正处于十分活跃的发展时期, 但存在的主要问题之一是太阳能的能量转换效率及 H2 的量子产率的计算缺乏较规范的标准, 计算方法不统一, 文献的结果之间很难进行横向比较。此外, 许多文献缺少能量转换效率的研究报道。本文参考国际能源署、美国能源部的有关资料及相关学者的研究成果[ 1 ～ 8] , 结合本实验室的工作[ 9 ～ 10] , 提出了利用已知量子产率的化学光量计测定模拟光源光子数绝对值的实验方法, 并给出了太阳能光催化分解水制氢体系的能量转换效率及产H2 的量子产率计算公式 。1 实验测定方法1.1 药品及仪器实验所用药品及试剂均为分析纯, 样品的光子数绝对值测定是在 U4100 型紫外-可见近红外分光光度计( 日本HITACHI 公司) 上完成。光源为 300W 的准直高压汞灯( 常州玉宇电器件有限公司) , 其物理参数如表 1 所示 。表 1 高压汞灯的物理参数Table 1 Physical parameters of high pressure mercury lamp功率 W启动电流 A工作电流 A工作电压 V外径 mm有效弧长 mm全长 mm接线方式3004.43.5220 18±1120 ±5210 ±5单端引出1.2 基本原理将一定浓度的 K3[ Fe( C2O4) 3] 水溶液放入比色皿中, 该溶液吸收一定波长的光之后, Fe3 +被还原为Fe2 + 。[ Fe( C2O4) 3]3 - ...
