[发明专利]水分解方法以及体系

权利要求书

1.一种水分解电化学电池，包括待被浸没在电解质中的彼此可连接的阳极电极和阴极电极，以用于氧化过程；所述阴极电极被配置并可操作以通过电子使氢离子还原；其中所述阳极电极由基底形成，所述基底具有携带手性体系的导电表面，其中在所述阳极电极和所述阴极电极之间施加电势差之后，所述阳极电极被配置并可操作以产生电子和电子空穴，从而引起水的氧化并且转移所述电解质和所述基底之间的电子；其中所述手性体系使在水的氧化期间由氧气释放的转移的电子的自旋对齐，从而产生通过所述手性体系转移的所述电子的自旋特异性，并降低所述氧化过程的过电势；其中所述水分解电化学电池被配置成在所述阳极电极和所述阴极电极之间施加电势差，其中由于通过所述手性体系转移的电子的自旋对齐，所述氧化过程的所述过电势降低。

2.如权利要求1所述的电化学电池，其中所述手性体系包含具有手性性质的有机物质和无机物质中的至少一种。

3.如权利要求1或2所述的电化学电池，其中所述手性体系包含手性分子。

4.如权利要求1或2所述的电化学电池，其中所述手性体系包含手性聚合物。

5.如权利要求1或2所述的电化学电池，其中所述手性体系被配置为单层结构或多层结构。

6.如权利要求5所述的电化学电池，其中所述手性体系包含手性分子的自组装单层。

7.如权利要求1、2或6所述的电化学电池，其中所述手性体系包含以下中的至少一种：寡肽、氨基酸、DNA、螺烯以及手性导电聚合物。

8.如权利要求1、2或6所述的电化学电池，其中所述手性体系被化学地结合至所述基底的所述导电表面或物理地吸附在所述基底的所述导电表面上。

9.如权利要求1、2或6所述的电化学电池，其中所述基底由至少一种金属或半导体制成。

10.如权利要求1所述的电化学电池，其中所述阳极电极被配置为光吸收剂。

11.如权利要求10所述的电化学电池，其中所述基底被配置为光吸收剂。

12.如权利要求10或11所述的电化学电池，包括由所述基底携带的光吸收剂的至少一层。

13.如权利要求10或11所述的电化学电池，其中所述手性体系包含具有手性性质的光吸收剂的至少一层。

14.如权利要求10或11所述的电化学电池，包括经由所述手性体系结合至所述基底的光吸收纳米颗粒。

15.一种水分解方法，包括：操作电化学电池以引起水在所述电化学电池的电极处的氧化，同时使在所述氧化期间由氧气释放的电子的自旋对齐。

16.如权利要求15所述的方法，其中所述电子的自旋的所述对齐通过使用在所述电化学电池中的手性体系进行。

17.如权利要求16所述的方法，其中所述电化学电池的所述操作包括：激发阳极，导致形成电子和电子空穴，引起水在所述阳极处通过空穴氧化以及通过所述手性体系在所述阳极处使所述电子的自旋对齐。

18.如权利要求17所述的方法，其中所述阳极被配置为光吸收剂，所述激发是光诱导的激发。

19.如权利要求15至18中任一项所述的方法，其中所述电化学电池的所述操作包括在阳极电极和阴极电极之间施加电势差；通过电解质将H⁺离子从阳极传递到阴极并且通过外部电路将电子从所述阳极传递到所述阴极；以及使氢离子在所述阴极处通过电子还原，以从而产生氢气。