新能源与高效节能

本发明属于能量转换器件技术领域，提供了一种基于Au@rGO‑PEI/PVB的光热‑热电驱动电催化产氢集成体系的制备方法，该集成体系主要包括功能发电器件光热‑热电发电单元和电催化产氢单元两部分组成。以Au@rGO‑PEI、聚乙烯醇缩丁醛酯(PVB)和乙醇作为构筑光热材料的前驱液，商业化应用的热电器件作为发电单元，在热电器件的热端表面通过喷涂的形式构筑光热层，得到光热‑热电发电器件。电催化产氢单元选用两电极体系，包括碳布负载二硫化钼(MoS2)作为阴极电极，铂片(Pt)作为阳极电极，一定浓度的硫酸(H2SO4)作为电解液。最后，将光热‑热电器件单元与电催化产氢单元串联，得到光热‑热电驱动的电催化产氢集成体系。

1.高效能源转换与利用：Au@rGO-PEI/PVB集成体系结合光热与热电效应，可高效利用太阳能并转化为电能驱动电催化产氢，显著提升能源转换效率。该体系通过光热材料（如金纳米颗粒和还原氧化石墨烯）吸收宽光谱太阳能并转化为热能，再通过热电材料（PVB基底）将热能转为电能，避免了传统光伏电池的电子-空穴复合损失，为清洁氢能生产提供了新思路。

2.低成本与材料优势：rGO（还原氧化石墨烯）和PVB（聚乙烯醇缩丁醛）均为低成本、易加工的材料，而金纳米颗粒的局域表面等离子体共振（LSPR）效应可增强光吸收。PEI（聚乙烯亚胺）的引入进一步优化了材料分散性和催化活性界面，降低了贵金属用量。这种组合在规模化制备中具有成本可控的优势，适合工业化推广。

3.多场景应用潜力：该体系可灵活适配不同环境条件，例如在光照充足的地区直接利用太阳能，而在低光照或夜间则通过储存的热能持续发电产氢。此外，其模块化设计便于与现有能源设施（如太阳能电站或工业废热系统）结合，实现分布式氢能生产，适用于偏远地区或移动式能源供应。

4.环保与可持续发展：全流程无需化石燃料参与，仅依赖太阳能和热电能驱动电催化水解产氢，实现了零碳排放。rGO和PVB的高稳定性减少了材料降解污染，而产氢后的副产物仅为氧气，符合绿色化学原则。该技术有望成为“双碳”目标下的关键解决方案之一。

1.光热‑热电器件单元制备方法简单，成本低，原料来源广泛；以Au@rGO‑PEI、聚乙烯醇缩丁醛酯(PVB)和乙醇作为构筑光热材料的前驱液，再耦合商业化的热电器件，仅通过喷涂的形式构筑光热层。从根本上提高了光热转换效率，实现有效的光热发电；该器件可以在多个太阳光下及不同的环境温度下稳定的运行。

2.电催化产氢单元的产氢电极采用一步水热法合成，制备简单，产氢性能稳定。

3.将光热‑热电器件与电催化产氢模块串联，组建多功能集成的功能转换体系，前者利用光热材料提升热电器件的电输出性能，后者利用活性催化材料将电能转换为氢能，两个组成单元均为绿色能源转换装置。本发明制备工艺简单，能够解决热电器件无法在自然太阳光下实现高效电能输出的问题，该集成体系能够合理利用和有效捕捉太阳能以驱动热电器件进行电催化产氢，绿色环保、清洁无污染，产物氢气又可进一步作为绿色能源燃料，该集成体系在绿色能源领域极具潜力，有望广泛应用于野外作业、航空、航海、工业制造、可穿戴设备等领域。