光电化学电池和用于对起始材料进行太阳能驱动的分解的方法与流程

技术特征：
1.一种用于将起始材料以太阳能驱动的方式分解成结合在其中的产物气体的光电化学电池(1)，所述光电化学电池具有：用于所述起始材料的输入管道(7)以及用于所获得的产物气体的输出管道(9)；在运行中受到太阳辐射(3′，3″)的第一电极(2)，所述第一电极(2)由光电活性材料制成；以及第二电极(5)，其中所述电极(2，5)在闭合的电流回路中通过电子导体(4)和离子导体(6)彼此连接，所述电子导体用于传输通过所述太阳辐射(3′，3″)在所述第一电极(2)中所激励的电子，所述离子导体用于传输在分解所述起始材料时产生的离子，其特征在于，作为离子导体(6)设置布置在所述电极(2，5)之间的、在大于300摄氏度的运行温度下耐热的固体材料。2.根据权利要求1所述的光电化学电池(1)，其特征在于，所述起始材料是水或二氧化碳，所述产物气体是氢气或一氧化碳。3.根据权利要求1所述的光电化学电池(1)，其特征在于，所述固体材料由固体氧化物材料制成。4.根据权利要求1所述的光电化学电池(1)，其特征在于，所述固体氧化物材料是二氧化锆(ZrO2)或镧混合氧化物。5.根据权利要求4所述的光电化学电池(1)，其特征在于，所述镧混合氧化物是锆酸镧(LaZrO3)或铈酸镧(LaCeO3)。6.根据权利要求3所述的光电化学电池(1)，其特征在于，用稀土金属来掺杂所述固体氧化物材料。7.根据权利要求6所述的光电化学电池(1)，其特征在于，所述稀土金属是钇。8.根据权利要求1所述的光电化学电池(1)，其特征在于，作为所述第一电极(2)的光电活性材料设置混合金属氧化物。9.根据权利要求8所述的光电化学电池(1)，其特征在于，所述混合金属氧化物具有钙钛矿结构。10.根据权利要求8或9所述的光电化学电池(1)，其特征在于，所述混合金属氧化物钛酸锶(SrTiO3)或者钽酸钾(KTaO3)。11.根据权利要求9所述的光电化学电池(1)，其特征在于，用受主物质掺杂所述第一电极(2)的钙钛矿混合金属氧化物。12.根据权利要求11所述的光电化学电池(1)，其特征在于，所述受主物质是铁。13.根据权利要求1所述的光电化学电池(1)，其特征在于，所述第一电极由过渡金属氧化物(MeOx)制成。14.根据权利要求13所述的光电化学电池(1)，其特征在于，所述过渡金属氧化物(MeOx)是Fe2O3、CoO、Cu2O、NiO、SnO2、TiO2、WO3或ZnO。15.根据权利要求1所述的光电化学电池(1)，其特征在于，所述第二电极(5)由催化作用的材料制成。16.根据权利要求15所述的光电化学电池(1)，其特征在于，所述催化作用的材料是RuO2、LaSrMnO3、Pt、金属陶瓷混合物或Ni。17.根据权利要求16所述的光电化学电池(1)，其特征在于，所述金属陶瓷混合物是Ni-YSZ。18.根据权利要求1所述的光电化学电池(1)，其特征在于，所述电子导体(4)具有电压源或电流源(15)以用于支持通过所述太阳辐射(3′，3′′)激励的电子的传输。19.根据权利要求1所述的光电化学电池(1)，其特征在于，所述电极(2，5)中的一个电极与用于通过分解所述起始材料产生的气态副产物的输出管道(11)相连接。20.根据权利要求19所述的光电化学电池(1)，其特征在于，所述起始材料是氧气。21.根据权利要求1所述的光电化学电池(1)，其特征在于，在所述电极(2，5)之一与所述固体材料之间布置由Ag、Au、Pt、RuO2、Ni、Ni-YSZ或LaSrMnO3或者LaSrCoO3制成的催化剂层或电子传导层(16)。22.根据权利要求1所述的光电化学电池(1)，其特征在于，给所述第一电极(2)分配用于将入射的太阳辐射(3′)聚束的设备(19)，所述设备(19)被安排为与入射的太阳辐射(3′)相比将被聚束到所述第一电极(2)上的太阳辐射(3″)的强度提高至少30倍。23.根据权利要求22所述的光电化学电池(1)，其特征在于，所述设备(19)被安排为与入射的太阳辐射(3′)相比将被聚束到所述第一电极(2)上的太阳辐射(3″)的强度提高至少50倍。24.根据权利要求1所述的光电化学电池(1)，其特征在于，在扁平的壳体(13)中容纳所述电极(2，5)和所述固体材料以用于实现平板(12)，所述壳体具有覆盖所述第一电极(2)的透光的入射窗(14)。25.根据权利要求24所述的光电化学电池(1)，其特征在于，所述透光的入射窗(14)是玻璃片。26.根据权利要求24所述的光电化学电池(1)，其特征在于，所述壳体(13)被隔离体(18)包封，所述隔离体(18)具有对应于所述入射窗(14)的凹陷。27.一种用于将起始材料以太阳能驱动的方式分解成结合在其中的产物气体的方法，其中在光电活性的第一电极(2)中借助于太阳辐射(3′，3″)激励电子－空穴对形式的载荷子，所述载荷子被传导到第二电极(5)，其中所述起始材料被输送给所述电极(2，5)之一，所述起始材料借助于所激励的载荷子被分解，其中生成离子，所述离子在闭合的电流回路中被分别传输给另一电极(2，5)，其中输出所获得的产物气体，其特征在于，所述电极(2，5)之间的离子传输通过由在大于300摄氏度的运行温度下耐热的固体材料制成的电解质进行。28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述起始材料是水或二氧化碳，所述产物气体是氢气或一氧化碳。29.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，对第一电极(2)的激励、离子传输、以及对起始材料的分解在大于500摄氏度的运行温度下进行。30.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述第一电极(2)被用集中的太阳辐射(3″)照射，其强度与入射的太阳辐射(3′)相比被提高至少30倍。31.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述第一电极(2)被用集中的太阳辐射(3″)照射，其强度与入射的太阳辐射(3′)相比被提高至少50倍。32.根据权利要求27之一所述的方法，其特征在于，在加热过程中借助于外部热源(22)来实现所述运行温度。33.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，所述外部热源(22)是太阳能设备。34.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，为了水分解，作为所述起始材料以至少300摄氏度的温度输送过热的水蒸气。35.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，为了水分解，作为所述起始材料以大于500摄氏度的温度输送过热的水蒸气。36.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，为了二氧化碳的分解，作为所述起始材料以至少600摄氏度的温度输送二氧化碳。37.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，为了二氧化碳的分解，作为所述起始材料以大于700摄氏度的温度输送二氧化碳。38.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述起始材料是气体混合物，其中从所述气体混合物中作为产物气体分离一气体成分。39.根据权利要求38所述的方法，其特征在于，所述气体混合物是空气，所述气体成分是氧气。40.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，在热能回收循环中将在所述第二电极(5)处获得的产物气体或在所述第一电极(2)处产生的气态副产物用于加热所述起始材料。41.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，测量所述运行温度并且将其调节为所确定的值。