Thúc đẩy phát triển vật liệu cho sản xuất hydro quang điện hóa: Tiêu chuẩn cho các phương pháp, định nghĩa, và quy trình báo cáo

Journal of Materials Research - Tập 25 Số 1 - Trang 3-16 - 2010
Zhebo Chen1, Thomas F. Jaramillo2, Todd G. Deutsch3, Alan Kleiman‐Shwarsctein4, Arnold J. Forman5, Nicolas Gaillard6, Roxanne Garland7, Kazuhiro Takanabe8, C. Heske9, Mahendra K. Sunkara10, Eric W. McFarland4, Kazunari Domen11, Eric L. Miller6, John A. Turner12, Huyen N. Dinh3
1Department of Chemical Engineering, Stanford University, Stanford, USA
2Department of Chemical Engineering, Stanford University, Stanford, California 94305–5025
3Hydrogen Technologies and Systems Center, National Renewable Energy Laboratory,Golden, Colorado 80401
4Department of Chemical Engineering, University of California, Santa Barbara, Santa Barbara, California 93106-5080
5Department of Chemistry and Biochemistry, University of California–Santa Barbara,Santa Barbara, California 93106-5080
6Hawaii Natural Energy Institute, University of Hawaii at Manoa, Honolulu, Hawaii 96822
7Hydrogen, Fuel Cells and Infrastructure Technologies, U.S. Department of Energy,Washington, District of Columbia 20585
8Department of Chemical System Engineering, The University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-8656, Japan
9Department of Chemistry, University of Nevada Las Vegas, Las Vegas, Nevada 89154‐4003
10Department of Chemical Engineering, University of Louisville, Louisville, Kentucky 40292
11Department of Chemical System Engineering, University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-8656, Japan
12Hydrogen Technologies & Systems Center, National Renewable Energy Laboratory,Golden,USA

Tóm tắt

Quá trình phân tách nước bằng photokimia (PEC) để sản xuất hydro là một công nghệ đầy hứa hẹn, sử dụng ánh sáng mặt trời và nước để sản xuất hydro tái tạo kèm theo oxi như một sản phẩm phụ. Trong lĩnh vực sản xuất hydro PEC đang mở rộng, việc sử dụng các phương pháp sàng lọc tiêu chuẩn hóa và báo cáo đã trở thành một nhu cầu cần thiết. Bài báo này nhằm cung cấp hướng dẫn về các thực hành chính trong việc đặc trưng vật liệu PEC và báo cáo chính xác về hiệu suất. Tại đây, chúng tôi trình bày các định nghĩa của nhiều giá trị hiệu suất khác nhau có liên quan đến PEC, nhấn mạnh tầm quan trọng của hiệu suất chuyển đổi từ năng lượng mặt trời sang hydro, cũng như một sơ đồ quy trình với các phương pháp tiêu chuẩn cho kỹ thuật đặc trưng PEC đối với các vật liệu photoelectrode phẳng (tức là không phải là các huyền phù hạt) với trọng tâm là các bộ hấp thu có khoảng băng đơn. Các hướng dẫn này phục vụ như một nền tảng và lời giới thiệu cho một cuộc thảo luận sâu sắc và hoàn chỉnh hơn về các kỹ thuật và quy trình PEC được trình bày ở nơi khác.

Từ khóa

#photoelectrochemical #hydrogen production #solar-to-hydrogen efficiency #PEC characterization #standards #efficiency reporting

Tài liệu tham khảo

10.1021/j100147a038

10.1103/PhysRev.108.1384

10.1088/0957-0233/16/6/002

10.1002/pssa.200521129

10.1016/0040-6090(92)90286-K

10.1016/S0375-6742(97)00069-1

10.1021/jp953720e

10.1016/S0169-4332(03)00108-9

10.1016/S0927-0248(01)00068-X

10.1063/1.1707803

10.1021/jp983555d

10.1080/14786437008221061

10.1073/pnas.0603395103

10.1007/s10854-006-8231-3

10.1063/1.1499752

10.1143/JJAP.44.L543

65. Technical Plan Hydrogen Production, Multi-Year Research, Development and Demonstration Plan: Planned Program Activities for 2005-2015, U.S. Department of Energy (2007) http://www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/mypp/

10.1016/0927-0248(93)90033-Y

10.1016/0040-6090(79)90504-2

10.1063/1.323911

10.1016/0013-4686(75)85062-6

10.1021/cm960045s

10.1016/S0360-3199(02)00022-8

10.1038/257383a0

10.1126/science.280.5362.425

10.1016/j.solmat.2008.03.009

10.1038/238037a0

10.1063/1.3046780

10.1016/j.solmat.2007.11.006

5.Measurements of PEC hydrogen production materials, U.S. Department of Energy (2009) http://www2.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/pec_standards_review.html

10.1016/0927-0248(95)00021-6

10.1111/j.1151-2916.1998.tb02746.x

10.1021/cm991054e

10.1016/S0360-3199(00)00039-2

7. U.S. Quantum Efficiency Measurements Department of Energy (2005) http://www1.eere.energy.gov/solar/quantum_efficiency.html

10.1016/j.solmat.2007.05.005

10.1021/ed060p327

10.1149/1.1390982

10.1016/j.solmat.2008.01.003

10.1016/j.mseb.2008.10.032

10.1016/j.matlet.2005.11.101

10.1016/0079-6816(82)90002-8

10.1002/pssa.2211010220

10.1021/jp7100286

10.1016/j.solmat.2007.08.008

10.1149/1.2888477

Geisz, (2002), Conference Record of the Twenty-Ninth IEEE Photovoltaic Specialists Conference, 2002

10.1364/JOSA.38.000448

10.1246/bcsj.82.401

10.1016/j.tsf.2007.11.119

10.1021/cr00011a004

10.1039/b718644d

10.1364/AO.46.003133

10.1016/j.ijhydene.2006.01.014

10.1103/PhysRevLett.25.749

10.1002/pssa.2211090213

10.1016/0038-1101(86)90191-7

10.1016/0927-0248(96)00043-8

10.1088/0022-3727/11/4/003

Deutsch, (2006), Sunlight, water, and III-V ntrides for fueling the future

Standard, 2003, Standard Tables for Reference Solar Spectral Irradiances: Direct Normal and Hemispherical on 37° Tilted Surface

10.1103/PhysRevB.5.3144

10.1126/science.1139792

Tauc, (1966), Optical properties and electronic structure of amorphous germanium., J. Phys. Soc. J. Peripher. Nerv. Syst., 21, 123

10.1016/0013-4686(88)80163-4

Thông tin
Thông tin xuất bản

Journal of Materials Research

Tập 25 Số 1

3-16

Thông tin tác giả