太陽能光伏光電（電）催化反應(yīng)系統(tǒng)是由光伏發(fā)電系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等組成的將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的反應(yīng)裝置。
南京大學(xué)定制的太陽能光伏電催化反應(yīng)系統(tǒng)所使用的電極為大尺寸電極，陽極有效使用面積高達(dá)1 m²，大尺寸的電極帶來了可觀的反應(yīng)速度。
除此之外，電極和光伏板同頻轉(zhuǎn)動，附帶追蹤太陽位置功能，保證光照效率處于較高水平，產(chǎn)氫速率可達(dá)15 L/h。
系統(tǒng)還配置高清攝像頭，通過Wi-Fi連接后，在實時監(jiān)測參數(shù)的同時，可原位微觀放大觀察產(chǎn)生的氫氣。
| 電極尺寸 | 陽極 | 1 m² |
| 陰極 | 0.5 m² | |
| 電源輸出 | 電流 | 電流0~50 A |
| 電壓 | 電壓0~12 V， | |
| 質(zhì)子交換膜 | 杜邦質(zhì)子交換膜 | |
| 反應(yīng)器尺寸 | 1760 mm × 820 mm × 30 mm | |
| 725 mm × 820 mm × 30 mm | ||
| 系統(tǒng)尺寸 | 占地面積 | 1850 mm× 1850 mm |
| 重量 | 200 kg | |
| 角度調(diào)節(jié)范圍 | 0~50° 可追蹤太陽，光伏板和反應(yīng)室同頻轉(zhuǎn)動 | |
| 液體流量 | 0～2 L/min | |
| 產(chǎn)氫速率 | 15 L/h | |
太陽能光伏光電（電）催化反應(yīng)系統(tǒng)中的光伏發(fā)電系統(tǒng)將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，存儲在蓄電池中，通過穩(wěn)壓控制電源模塊調(diào)節(jié)蓄電池的輸出電流，以滿足反應(yīng)條件；反應(yīng)模塊可通過光電催化反應(yīng)或者電催化反應(yīng)將水分解成氫氣和氧氣，實現(xiàn)最終的能量轉(zhuǎn)化；控制系統(tǒng)可控制反應(yīng)條件和監(jiān)測反應(yīng)狀態(tài)。這種綠色、可持續(xù)的制氫方法不僅有助于降低溫室氣體的排放，也為未來能源儲備提供了無盡的可能性。
太陽能光伏光電（電）催化反應(yīng)系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)如圖所示：
太陽能光伏光電(電)催化反應(yīng)系統(tǒng)作為一種可以提供環(huán)保、高效制氫能力的儀器，具有廣泛的應(yīng)用前景，不僅可以為綠色能源提供氫氣，還可以應(yīng)用于燃料電池、儲能系統(tǒng)和工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。
1. 追蹤陽光
太陽能光伏光電(電)催化反應(yīng)系統(tǒng)的光伏板配備輻照檢測器，可實時測定光伏板所在環(huán)境的光輻照強(qiáng)度，根據(jù)輻照強(qiáng)度調(diào)整光伏板傾斜角度，使得光伏板的光能利用率最大化。
2. 高效利用
太陽能光伏光電(電)催化反應(yīng)系統(tǒng)的反應(yīng)器為板式結(jié)構(gòu)，可有效提高電極催化材料的表面積，使得催化劑能更有效的與反應(yīng)物接觸。反應(yīng)器的薄層結(jié)構(gòu)可減少因擴(kuò)散速率低導(dǎo)致反應(yīng)物分布不均的問題，降低副反應(yīng)的發(fā)生，提高產(chǎn)物選擇性。反應(yīng)器的流動體系在催化過程中可以提高電子和質(zhì)子的傳遞速率，進(jìn)而提高反應(yīng)速率。
3. 節(jié)能環(huán)保
太陽能光伏光電(電)催化反應(yīng)系統(tǒng)所需電能來自太陽，反應(yīng)過程不產(chǎn)生溫室氣體，相較于如火力發(fā)電等其他方式所生產(chǎn)的電力，光伏發(fā)電對環(huán)境影響較低，因而稱之為“綠電”，所生產(chǎn)的電力通過光電(電)催化生成清潔能源氫氣，符合綠色發(fā)展的理念。
4. 實時監(jiān)測
太陽能光伏光電(電)催化反應(yīng)系統(tǒng)可實時在線監(jiān)測如輻照強(qiáng)度、電壓、電流、氫氣產(chǎn)量、pH值和溫度等參數(shù)，以調(diào)節(jié)反應(yīng)條件和優(yōu)化反應(yīng)效果。
5. 分級循環(huán)
太陽能光伏光電(電)催化反應(yīng)系統(tǒng)采用微型水泵推動液體流動，使反應(yīng)溶液與電極充分接觸。同時，產(chǎn)物端配置氣泵，及時將反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物從液體中分離收集，有效提高循環(huán)效率與反應(yīng)速率。
6. 靈活設(shè)計
太陽能光伏光電(電)催化反應(yīng)系統(tǒng)可以根據(jù)需求定制反應(yīng)器大小、循環(huán)動力系統(tǒng)以及監(jiān)測系統(tǒng)，滿足不同應(yīng)用場景的需求。
