光催化燃料电池是一种新型的储能与发电装置,因其具有高效、无污染等优点而被广泛研究。电极作为光催化燃料电池的重要组成部分,决定了光催化燃料电池的效率,因此,研究电极具有很重要的意义。本文通过数值模拟和实验研究两种方法对光在电极的纳米结构中的传播和光电转换进行了研究。先对Ti02电极在单色光的照射下产生的光电场进行了数学建模,分析了不同结构和尺寸参数下TiO2的光电化学性能。结果表明：TiO2电极在单色光照射下产生的光电场主要受介电常数的影响,随介电常数虚部的增大而增大；Ti02电极的光子晶体结构相对于平面薄膜结构产生的光电场有增强作用。光子晶体结构的Ti02电极的光电化学特性随着填充系数的增大而不断增大；并且随Ti02纳米棒长度的增加而不断增加,在2μm的时候趋于饱和。本文同时分析比较了金红石和无定型两种结构TiO2电极的性能,发现无定型Ti02的光电化学性能更优,主要体现在其对可见光的吸收性。此外,通过实验利用水热法制备了Ti02光电极,分析了水热反应时间对水热反应纳米棒状Ti02形貌以及光电化学性能的影响。结果表明随着水热反应时间的增加,光子晶体Ti02纳米棒长度不断增加。本文对纳米棒状Ti02进行了光响应分析,得到二氧化钛的起始吸收波长是410nm,数值模拟结果与其相符。而对Ti02光电流的研究结果表明在水热反应8小时的时候,性能最好,且随反应时间的增加,性能不断提高,与数值计算结果相符。这是由于随水热反应时间的增加,纳米棒的长度和填充系数都在增加,从而提高了其电化学性能。