Cellule électrolytique photoélectrochimiqueEst un dispositif qui convertit directement l'énergie lumineuse en énergie chimique, dont la caractéristique principale est d'exciter les paires électron - trou par absorption de photons par des matériaux de photoélectrode semi - conducteurs tels que tio₂, wo₃, etc., conduisant des réactions électrochimiques (telles que l'eau photolysée, la réduction du co₂) sans apport d'énergie électrique appliqué.
Éléments constitutifs de la clé:
Photoélectrode: une électrode en matériau semi - conducteur qui combine absorption de la lumière et fonction électrocatalytique.
Solution d'électrolyte / électrolyte fondu: fournit un milieu de transport ionique.
Contre - électrode (Cathode): généralement un matériau inerte (p. ex., PT) utilisé pour compléter la demi - réaction.
Les avantages de base des cellules électrolytiques photoélectrochimiques par rapport aux cellules électrolytiques ordinaires:
Conversion directe de l'énergie lumineuse:
La Cellule d'électrolyse photoélectrochimique absorbe directement l'énergie lumineuse via des photoélectrodes semi - conductrices (telles que tio₂, wo₃) pour exciter les paires électron - trou, entraînant la réaction de décomposition de l'eau sans apport d'énergie électrique supplémentaire.
Les cellules d'électrolyse ordinaires dépendent d'une source d'alimentation externe pour l'alimentation électrique, il y a des pertes de conversion d'énergie (telles que les pertes de résistance des cellules d'électrolyse).
Potentiel d'amélioration de l'efficacité:
L'efficacité des cellules photoélectrochimiques actuelles est proche de 10%, ce qui peut être encore amélioré en optimisant les matériaux de photoélectrode tels que la pérovskite et les conditions de réaction telles que la régulation de la pression.
Simplifier la structure du système:
La Cellule d'électrolyse photoélectrochimique intègre l'absorption de la lumière et la fonction électrocatalytique dans une seule électrode, éliminant ainsi l'équipement de couplage des cellules photovoltaïques à la cellule d'électrolyse.
Une cellule d'électrolyse ordinaire nécessite une configuration indépendante de l'alimentation électrique, de l'électrolyseur et du dispositif de séparation des gaz.
Contrôle des coûts des matériaux:
Les cellules photoélectrochimiques peuvent utiliser des catalyseurs bon marché (tels que l'oxyde ferro - nickel) qui réduisent la dépendance aux métaux précieux.
Les cellules d'électrolyse ordinaires, telles que les PEM, nécessitent de grandes quantités de catalyseurs de métaux du Groupe du platine et sont coûteuses.