光补电电解水制氢微电极光纤、光缆及制氢装置的制作方法

文档序号:12636332阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种光补电电解水制氢微电极光纤,其特征在于:包括导光内芯(2),所述导光内芯(2)至少具有由其首端向后延伸的第一导光段(A)和位于第一导光段(A)后面的第二导光段(B),所述第一导光段(A)为周向壁面透光段,所述第二导光段(B)为周向壁面透光段或不透光段;

所述导光内芯(2)在其第一导光段(A)上由内而外依次设置有吸光层(3)、内电极层(4)、绝缘层(5)、质子交换膜(8)和外电极层(9),所述绝缘层(5)与质子交换膜(8)之间形成有空隙层(6);所述吸光层(3)为受光能激发产生电子的光伏材料层,可将导光内芯(2)传来的光能转换成电能;所述内电极层(4)与质子交换膜(8)通过穿透绝缘层(5)与空隙层(6)的多个微电极(7)相连,所述多个微电极(7)环绕内电极层(4)均匀分布;所述外电极层(9)为多孔导电结构;

所述导光内芯(2)在其第二导光段(B)上设置有导电层(10),所述导电层(10)与内电极层(4)相连。

2.根据权利要求1所述的光补电电解水制氢微电极光纤,其特征在于:所述导电层(10)与内电极层(4)由相同的导电材料一体化制作成型。

3.根据权利要求1所述的光补电电解水制氢微电极光纤,其特征在于:所述导光内芯(2)还具有位于第二导光段(B)后面的第三导光段(C),所述第三导光段(C)为周向壁面不透光段。

4.根据权利要求1所述的光补电电解水制氢微电极光纤,其特征在于:所述导光内芯(2)在其第一导光段(A)首端的内电极层(4)通过绝缘层(5)包覆密封。

5.根据权利要求1所述的光补电电解水制氢微电极光纤,其特征在于:所述吸光层(3)的厚度为50nm~20μm,所述内电极层(4)的厚度为50nm~50μm,所述绝缘层(5)的厚度为10nm~50μm,所述微电极(7)的半径为100nm~20μm,所述质子交换膜(8)的厚度为0.05~0.5mm。

6.根据权利要求1~5中任一项所述的光补电电解水制氢微电极光纤,其特征在于:所述导光内芯(2)为石英光纤、塑料光纤、晶体光纤、高分子材料光导管、玻璃光导管、玻璃光纤或透光云母光纤中的一种。

7.根据权利要求1~5中任一项所述的光补电电解水制氢微电极光纤,其特征在于:所述微电极(7)为Pt电极、Pd电极或含有NiS的Fe电极。

8.根据权利要求1~5中任一项所述的光补电电解水制氢微电极光纤,其特征在于:所述微电极(7)采用光刻蚀压印穿透绝缘层(5)并连接到内电极层(4)上。

9.一种光补电电解水制氢光缆,包括保护套管(12),其特征在于:所述保护套管(12)内包覆有沿轴向相邻布置而呈集束状的多根微电极光纤(1),所述微电极光纤(1)为权利要求1~5中任一项所述的光补电电解水制氢微电极光纤。

10.一种光补电电解水制氢装置,包括电解液槽(13),其特征在于:还包括制氢光缆(11)、内电极汇流件、外电极汇流件和光纤分散装置;所述制氢光缆(11)为权利要求9所述的光补电电解水制氢光缆,用于伸入到电解液槽(13)中电解制氢;

所述制氢光缆(11)的保护套管(12)在对应于其内呈集束状的微电极光纤(1)的第一导光段(A)首端剖开一段,从而暴露出第一导光段(A)外表面上的外电极层(9);所述制氢光缆(11)的保护套管(12)在对应于其内呈集束状的微电极光纤(1)的第二导光段(B)剖开一段,从而暴露出第二导光段(B)外表面上的导电层(10);

所述呈集束状的微电极光纤(1)的第一导光段(A)通过光纤分散装置分散浸泡在电解液槽(13)的电解液(14)中,且各第一导光段(A)外表面上的外电极层(9)与外电极汇流件电连接;

所述呈集束状的微电极光纤(1)的第二导光段(B)布置在电解液槽(13)的外面,且各第二导光段(B)外表面上的导电层(10)与内电极汇流件电连接。

11.根据权利要求10所述的光补电电解水制氢装置,其特征在于:所述制氢光缆(11)的数量为多根,阵列分布在电解液槽(13)的上方。

12.根据权利要求10所述的光补电电解水制氢装置,其特征在于:所述光纤分散装置包括上下固定设置在电解液槽(13)内的上阵列孔板(17)和下阵列孔板(18),所述上阵列孔板(17)和下阵列孔板(18)上开设有上下对应且阵列分布的多个光纤固定孔(19),每根所述微电极光纤(1)的第一导光段(A)通过上下对应的两个光纤固定孔(19)进行固定。

13.根据权利要求12所述的光补电电解水制氢装置,其特征在于:所述上阵列孔板(17)为绝缘体;所述下阵列孔板(18)为导电体,并作为外电极汇流件,通过其上的光纤固定孔(19)与各微电极光纤(1)的第一导光段(A)外表面上的外电极层(9)相连;所述内电极汇流件为电缆接口铜环(15),箍套在剖去保护套管(12)后的呈集束状的微电极光纤(1)的第二导光段(B)上,并与其外表面上的导电层(10)相接触。

14.根据权利要求10所述的光补电电解水制氢装置,其特征在于:所述电解液槽(13)的上部还设置有除泡网(20)。

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