ICS19.020 F19 中华人民共和国国家标准 GB/T26915—2011 太 阳能光催化分解水制氢体系的能量 转化效率与量子产率计算 Determinationofenergyconversionefficiencyandquantumyieldforhydrogen productioninthesolarphotocatalyticwatersplittingsystem 2011-09-29发布 2012-03-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布目 次 前言 Ⅰ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语和定义 1 ……………………………………………………………………………………………… 4 符号 7 ……………………………………………………………………………………………………… 5 测试基本要求 7 …………………………………………………………………………………………… 6 测量方法及步骤 9 ………………………………………………………………………………………… 7 光-氢能量转化效率及量子产率计算 10 ………………………………………………………………… 8 测试报告 12 ………………………………………………………………………………………………… 附录A(资料性附录) 推荐仪器及装置 13 ………………………………………………………………… 附录B(规范性附录) 辐照度测试 18 ……………………………………………………………………… 附录C(资料性附录) 计算实例 19 …………………………………………………………………………GB/T26915—2011 前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由全国能源基础与管理标准化技术委员会(SAC/TC20)提出。 本标准由全国氢能标准化技术委员会(SAC/TC309)归口。 本标准起草单位:西安交通大学、中国标准化研究院、中国电子工程设计研究院、中国科学院兰州化 学物理研究所、中国科学院大连化学物理研究所、上海交通大学。 本标准主要起草人:郭烈锦、赵亮、王赓、吕功煊、上官文峰、张卫、敬登伟、李法兵、李越湘、刘欢、 李明涛、张凯、张相辉、陈玉彬、刘茂昌。 ⅠGB/T26915—2011 太阳能光催化分解水制氢体系的能量 转化效率与量子产率计算 1 范围 本标准规定了太阳能光催化分解水制氢体系的能量转化效率与量子产率测试与计算过程应遵守的 方法。 本标准适用于自然太阳光和模拟太阳光光催化分解水制氢反应系统。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T6682 分析实验室用水规格和试验方法 GB/T8981 气体中微量氢的测定 气相色谱法 HG/T3579 化工标准物质通则 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 光催化分解水制氢反应 photocatalyticwatersplittingreactionforhydrogenproduction 光催化剂受光激发产生电子空穴对,光生电子与水或水溶液中氢离子发生还原反应产生氢气,同时 光生空穴氧化水或牺牲剂而被消耗的过程。 3.2 制氢光催化剂 photocatalystforhydrogenproduction 一种在光的照射下,自身不起变化,却可以促进光催化分解水制氢化学反应的物质。 3.3 制氢反应牺牲剂 sacrificialagentforhydrogenproductionreaction 光催化分解水制氢反应过程中,作为电子给体还原光生空穴,促进制氢反应进行,同时自身发生不 可逆化学转化而被消耗的物质。 3.4 光催化制氢反应溶液 photocatalyticreactionsolutionforhydrogenproduction 作为原料或反应物参加光催化制氢反应并被分解而产生氢气的溶液,通常为水或含牺牲剂的水溶 液,也可是非水溶液如乙醇胺等。 3.4.1 无机牺牲剂制氢反应溶液 inorganicsacrificialagentreactionsolutionforhydrogenproduction 以无机物作为牺牲剂的光催化制氢反应溶液,如硫化钠/亚硫酸钠牺牲剂。 1GB/T26915—2011 3.4.2 有机牺牲剂制氢反应溶液 organicsacrificialagentreactionsolutionforhydrogenproduction 以有机物作为牺牲剂的光催化制氢反应溶液,如醇类、酸类牺牲剂。 3.4.3 海水或天然卤水反应溶液 seawaterornaturalbrinereactionsolution 以海水或天然卤水作为反应液的光催化制氢反应溶液。 3.4.4 纯水反应溶液 purewaterandaqueousreactionsolution 以不含有牺牲剂的纯水或水溶液作为光催化反应溶液。 3.4.5 非水反应溶液 non-aqueousreactionsolution 以其他非水介质作为反应液的光催化制氢反应溶液,如三乙醇胺等。 3.5 光催化制氢反应体系 photocatalyticreactionsystemforhydrogenproduction 包含有制氢光催化剂、反应溶液及反应气氛的反应体系。 3.5.1 非均相光催化制氢反应体系 heterogeneousphotocatalyticreactionsystemforhydrogenproduction 又称多相光催化制氢反应体系,指由气态或液态反应物与固态制氢光催化剂在两相界面上发生光 催化制氢反应的体系。 3.5.2 悬浮光催化制氢反应体系 suspendingphotocatalyticreactionsystemforhydrogenproduction 制氢光催化剂以离散悬浮颗粒形式随反应液悬浮运动的制氢反应体系。 3.5.3 固定光催化制氢反应体系 fixedphotocatalyticreactionsystemforhydrogenproduction 制氢光催化剂附着在一定的基质上,不随反应溶液运动的制氢反应体系。 3.5.4 均相光催化制氢反应体系 homogeneousphotocatalyticreactionsystemforhydrogenproduction 制氢光催化剂与反应物处于同一物相的光催化制氢反应体系。 3.6 光催化制氢反应器 photocatalyticreactorforhydrogenproduction 具有一定受光面积和有效容积的用于光催化制氢的反应容器或装置。 3.6.1 反应器主要特性参数 themajorparametersofreactor 3.6.1.1 反应器受光面积(AR) thephoticareaofreactor 光催化制氢反应器接收入射光源的有效面积。 3.6.1.2 反应器容积(V) thevolumeofreactor 反应器的几何物理空间所具有的体积。 3.6.1.3 有效反应器容积(VR) theeffectivevolumeofreactor 指有效利用于制氢反应的反应器容积。 2GB/T26915—2011 3.6.1.4 反应器比深度 thespecificdepthofreactor 光催化有效反应器容积VR与受光面积AR的比值,用符号DR表示,反映入射光穿过反应容器的 平均深度。 DR=VR/AR …………………………(1) 3.6.2 反应器类别 classificationofreactors 3.6.2.1 (光源)内置式光催化制氢反应器 inner-irradiationphotocatalyticreactorforhydrogenproduction 如附录A图A.1所示,具有内凹空间,对光源形成包围的光催化反应器。 3.6.2.2 (光源)外置式光催化制氢反应器 outer-irradiationphotocatalyticreactorforhydrogenproduction 如附录A图A.2所示,在位置上和光源独立,可用一平面将其与光源隔离的光催化反应器。 3.7 光催化反应光源 lightsourceforphotocatalysis 以辐射形式为光催化分解水制氢反应提供光能的物体,如自然太阳光、自然汇聚光源、人工模拟光 源(如高压汞灯、短弧氙灯、二极管阵列光源等)。 3.7.1 光催化反应光源的标准光谱 standardspectrumoflightsourceforphotocatalysis 以地面处太阳光的紫外光和可见光的波长范围(300nm~760nm)为基准的光谱。 3.7.2 光催化制氢反应效率评价基准光谱 standardspectrumofevaluationphotocatalytichydrogenpro- ductionefficiency 3.7.2.1 单色[入射]光基准 monochromatic[incident]lightbenchmark 选取特定波长单色入射光为基准,用以评价光催化分解水制氢体系的量子产率和能