一种基于摩擦纳米发电机的自驱动光电解水系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108675385A(43)申请公布日2018.10.19(21)申请号201810495786.7(22)申请日2018.05.22(71)申请人苏州大学地址215123江苏省苏州市工业园区仁爱路199号(72)发明人文震钟俊孙旭辉魏爱民谢欣凯(74)专利代理机构北京智汇东方知识产权代理事务所(普通合伙)11391代理人康正德薛峰(51)Int.Cl.C02F1/30(2006.01)C02F1/461(2006.01)H02N1/04(2006.01)H02J7/32(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图8页(54)发明名称一种基于摩擦纳米发电机的自驱动光电解水系统(57)摘要本发明提供了一种基于摩擦纳米发电机的自驱动光电解水系统，包括：摩擦纳米发电机，用于将外部机械能转化为电能；变压器，用于将所述摩擦纳米发电机发出的高压电转换为低压电；整流器，用于将经过所述变压器变压后的交流电转变为直流电；光电解水装置，其与所述整流器连接，用于在光照以及所述直流电的作用下产生氢气。本申请通过采用较为简单的结构获得了意想不到的技术效果，利用该系统产氢的效率极高。此外，本发明采用钛修饰氧化铁弥补了氧化铁导电性差的缺陷，极大地提高了由光能转化为化学能的效率。本发明中制备钛修饰氧化铁的方法过程简单且容易操作。所选半导体光催化材料氧化铁光吸收率高、稳定性好且成本低廉。CN108675385ACN108675385A权利要求书1/1页1.一种基于摩擦纳米发电机的自驱动光电解水系统，其特征在于，包括：摩擦纳米发电机，用于将外部机械能转化为电能；变压器，用于将所述摩擦纳米发电机发出的高压电转换为低压电；整流器，用于将经过所述变压器变压后的交流电转变为直流电；光电解水装置，与所述整流器连接，用于在光照以及所述直流电的作用下产生氢气。2.根据权利要求1所述的自驱动光电解水系统，其特征在于，所述光电解水装置包括光阳极或光阴极，所述光阳极或所述光阴极的材料为光催化半导体材料。3.根据权利要求2所述的自驱动光电解水系统，其特征在于，所述光阳极的材料为氧化铁以及表面修饰的氧化铁。4.根据权利要求1-3中任一项所述的自驱动光电解水系统，其特征在于，所述摩擦纳米发电机包括：转盘，所述转盘为印刷电路板，其表面被放射状阵列扇区状的第一阵列沟道分隔出放射状阵列扇区状的第一阵列扇区；定盘，所述定盘为印刷电路板，其被放射状阵列扇区状的第二阵列沟道分隔出放射状阵列扇区状的第二阵列扇区和第三阵列扇区，所述第二阵列扇区与所述第三阵列扇区相互不导通，所述第二阵列扇区中的各扇区之间相互导通，所述第三阵列扇区中的各扇区之间相互导通；以及贴附在所述定盘上的摩擦层，所述摩擦层的材料为导电性差的材料。5.根据权利要求4所述的自驱动光电解水系统，其特征在于，所述第一阵列沟道与所述第一阵列扇区的面积总和与所述转盘的表面的面积相等；所述第二阵列扇区和所述第三阵列扇区的面积总和与所述定盘的面积基本上相等。6.根据权利要求4或5所述的自驱动光电解水系统，其特征在于，所述第一阵列扇区中各相邻扇区之间的间隔角为1-5°，划分为36-180份；所述第二阵列扇区中各相邻扇区之间的间隔角为1-5°，划分为36-180份；所述第三阵列扇区中各相邻扇区之间的间隔角为1-5°，划分为36-180份。7.根据权利要求1-6中任一项所述的自驱动光电解水系统，其特征在于，所述光电解水装置与所述整流器直接连接。8.根据权利要求1-6中任一项所述的自驱动光电解水系统，其特征在于，还包括：储能装置，与所述整流器和所述光电解水装置相连，用于将所述摩擦纳米发电机发出的电能进行存储，并向所述光电解水装置供电。9.根据权利要求8所述的自驱动光电解水系统，其特征在于，所述储能装置包括锂电池、钠电池、铅酸电池或电容器。2CN108675385A说明书1/7页一种基于摩擦纳米发电机的自驱动光电解水系统技术领域[0001]本发明涉及光电解水技术领域，尤其涉及一种基于摩擦纳米发电机的自驱动光电解水系统。背景技术[0002]在众多清洁能源中，氢能作为一种热值高、燃烧产物无污染的能源备受青睐，成为替代传统化石能源的理想能源之一。然而，传统制氢方式成本高昂，污染环境，催促科研工作者寻求新型环保的制氢方法。自从Fujishima和Honda教授在二氧化钛电极上实现光电分解水制氢以来，基于各种光催化半导体材料光电化学池的研究喷薄而出。又因为太阳能是一种清洁无污染、取之不尽的能源，且水资源在地球上分布广泛、储量丰富，使得通过太阳能制氢成为获取氢能的最佳方式之一。[0003]目前，用于光电解水的光催化半导体材料例如α型氧化铁，虽然具有禁带宽度窄，可以吸收大部分太阳光的有点，但是也