一种光催化阴极电极分解水制氢气的装置的制作方法

技术特征：

1.一种光催化阴极电极分解水制氢气的装置，其特征在于包括聚光镜（1）、光源聚焦装置（2）、光电转换阳极电极装置（3）、质子离子选择性隔膜（4）、电流限制器（20）、阴极电极装置（5）、阴极电极液体储罐（13）、氢气气体收集器（6）、氢气气体压力控制器（7）、氢气气体喷嘴组件（8）、氢气气液分离器（9）、氢气气体导管（10）、氢气气体储罐（11）、氢气气体输出导管（12）、纯水补液管（16）、纯水补液泵（17）、水压控制器（18）、液体控制阀门（19）、氧气释放口（15）和光催化阴极电极分解水制氢气装置（14）；光催化阴极电极分解水制氢气装置（14）被质子离子选择性隔膜（4）分为阳极电极液体储罐和阴极电极液体储罐（13），光电转换阳极电极装置（3）设置于阳极电极液体储罐中，阴极电极装置（5）置于阴极电极液体储罐（13）中，光电转化阳极电极装置（3）与质子离子选择性隔膜（4）及阴极电极装置（5）紧密结合在一起形成“三明治”结构，且阴极电极装置（5）通过导线和电流限制器（20）与光电转化阳极电极装置（3）相连接；光电转换阳极电极装置（3）一侧设有聚光镜（1）和光源聚焦装置（2），聚光镜（1）收集到的光能经光源聚焦装置（2）直接照射到光电转换阳极电极装置（3）上用于产生电子和分解水为氢质子和氧分子；阳极电极液体储罐顶部设有氧气释放口（15）；阴极电极液体储罐（13）顶部依次连接氢气气体收集器（6）、氢气气体压力控制器（7）、氢气气体喷嘴组件（8）和氢气气液分离器（9），氢气气液分离器（9）中分离出的气体和液体分成两路，液体一路由控制阀门（19）和液体回流管回流到阴极电极液体储罐（13）中，另一路氢气气体流经氢气气体导管（10）后储存于氢气气体储罐（11）中，并在储存足够后由氢气气体输出导管（12）输出；阳极电极液体储罐和阴极电极液体储罐（13）中维持于同一水位，阴极电极液体储罐（13）通过纯水补液管（16）连接纯水补液泵（17），纯水补液管（16）上设有水压控制器（18）和控制阀门（19）。

2.根据权利要求1所述的一种光催化阴极电极分解水制氢气的装置，其特征在于所述的阴极电极装置（5）由导电电极层（21）与多孔性导电粘结层（22）紧密粘贴连接，多孔性导电粘结层（22）中孔径在0.01~1微米之间，导电性网箍层（23）包裹于多孔性导电粘结层（22）外侧，且导电性网箍层（23）上涂覆多孔性金属氧化物催化层（24），多孔性金属氧化物催化层（24）中孔径控制在0.1~500微米之间，阴极电极装置（5）中的多层电极结构之间紧密箍扎形成一体；电流限制器（20）上的电子与从阳极传递过来的质子（H⁺）在这些电极层的孔径表面上结合并发生化学反应产生纯净氢气气体。

3.根据权利要求1所述的一种光催化阴极电极分解水制氢气的装置，其特征在于所述的光源聚焦装置（2）由玻璃片组合形成镜头组，玻璃片采用石英玻璃或硬质玻璃、胶片的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种光催化阴极电极分解水制氢气的装置，其特征在于所述的质子离子选择性隔膜（4）为传导氢质子的均相离子交换隔膜或异相离子交换多孔性隔膜。

5.根据权利要求1所述的一种光催化阴极电极分解水制氢气的装置，其特征在于所述的聚光镜（1）具有转动自由度，能随着太阳光线的方向转动使其所聚集的太阳光能始终处于达到最大值。

6.根据权利要求1所述的一种光催化阴极电极分解水制氢气的装置，其特征在于由两个或两个以上的光催化阴极电极分解水制氢气装置（14）组合联用，形成规模化的分解水制氢气装置的集成。

7.根据权利要求1所述的一种光催化阴极电极分解水制氢气的装置，其特征在于所述的阴极电极装置（5）所采用的电极为石墨电极、石墨烯电极、石墨气体扩散电极、活性炭纤维电极、活性炭气体扩散电极或多壁管纳米碳电极，电极表面涂敷有RuO₂、IrO₂、TiO₂、PbO₂、ZnO、Fe₂O₃、NiO、MnO₂中至少一层导电金属氧化物；所述的光电转换阳极电极装置（3）的电极材料为惰性铂、石墨、石墨烯、活性炭纤维毡或活性炭纤维布；电极表面涂敷有RuO₂、IrO₂、TiO₂、PbO₂、ZnO、Fe₂O₃、NiO、MnO₂中至少一层导电金属氧化物。

8.根据权利要求1所述的一种光催化阴极电极分解水制氢气的装置，其特征在于所述的阴极电极装置（5）中电极形状为网状、孔状或丝栅状。

9.根据权利要求1所述的一种光催化阴极电极分解水制氢气的装置，其特征在于所述的阴极电极液体储罐（13）内的溶液为含K₃PO₄、K₂HPO₄、K₂SO₄、Na₃PO₄、Na₂HPO₄、Na₂SO₄中一种的含盐水。