收藏本站
收藏 | 论文排版

电化学光电转换与储存的新构思与新技术研究

刘平  
【摘要】:能源问题是当今社会所面临的一个重大问题。化石能源在目前的能源结构中占据了90%以上的比重,一方面,化石能源的利用产生了大量的污染性气体,对环境造成极大的破坏;另一方面,随着人类开采和利用的规模逐步提升,化石能源的短缺和枯竭正逐渐变为现实。因此,寻找一种安全的,绿色的可替代能源成为了一种必然。太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的可再生能源,具有分布广泛,环保无污染等优势,被公认为最合适的替代能源。近年来,光电产业得到了大力的发展。硅太阳能电池效率高、稳定性好,但价格昂贵;染料敏化太阳能电池(DSSC)虽具有成本低、制造工艺简单、适宜大规模生产等优势,但也存在长期稳定性差等问题。总的来说,目前的太阳能的光电转换技术得到了长足的发展,但由于太阳能是一种间歇式、分散式的能源,难以进行直接储存,因而限制了其更为广泛的应用。本论文旨在探索基于DSSC的光-电-化学能量转换与储存体系,实现以化学能形式对太阳能进行直接储存,并且能够随时随地的将化学能转化为电能加以利用;另外,我们设计了一种基于DSSC的光促燃料电池系统,以有机废水为燃料,同时实现了废水的净化和电能的输出。主要研究内容和结果如下: 1.本论文首次采用聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)与染料敏化的Ti02复合电极作为光阳极,聚吡咯(PPy)为对电极,LiC104溶液为电解液,构造了一种新型的直接光充电电池(SRB)模型。该模型以固体导电聚合物PPy和PEDOT分别作为阴阳极储能材料,光充电120s,再以8pμA cm-2在无光条件下恒流放电到0.27V,循环10周,容量能够维持在5mAh g-1,基本没有衰减。结果表明,该SRB体系能够实现太阳能到化学能的直接转换和储存。 2.为了适应大规模储能的要求,我们尝试将DSSC与氧化还原液流电池(RFB)相结合,构造了一个集光电转换与能量储存于一体的双室电池体系:光充电氧化还原液流电池(SRFB)。该体系利用了DSSC的光电转换功能,同时又兼具了RFB电池的流动充放电特性。实验中,我们以13-/I-和DMFc+/DMFc(全甲基二茂铁)为活性物质,光充电2400s,以30μA cm-1进行放电,得到了19.8mAng-1的放电容量,循环10周,性能稳定。另外,以TEMPO+/TEMPO (2,2,6,6-四甲基-1-哌啶酮)和BQ/BQ"(1,4-对苯醌)作为活性物质也实现了充放电的循环。该SRFB体系能够将太阳能直接转化为化学能-氧化还原活性电解液,并可将其分别储存,以实现化学储光;也可直接注入液流电池放电,实现了太阳能-化学能-电能高效直接的转换。该电池的反应室与储液室相对独立,可根据需要调整储液室的大小和位置,能够满足大规模储能的要求。同时,在正负两极室中的活性物质也可以进行灵活的选择以适应各种不同的需求。 3.以染料敏化的Ti02电极作为光催化电极,空气电极作为对电极,甲基橙溶液作为目标污染物,组成了光促燃料电池(PFC)。在实验中,我们以20mg L-1的甲基橙水溶液作为污染物溶液,在40mW cm-2光照条件下,以50μA cm-2进行放电,放电电压为O.1V,光照120min后,甲基橙溶液的降解率高达98%以上。利用染料对太阳光宽的响应范围来实现更高效的利用太阳能实现有机污染物的降解,解决了传统TiO:粉末作为催化剂的低效率和沉降失效问题;利用空气电极上氧的还原实现了对电子的快速利用,提高了催化效率;另外,该模型是通过光电化学电池进行光催化降解有机物,因此,在降解有机物的同时,光电化学电池还能够对外进行电能的输出,真正的实现了变废为宝。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 ;晶龙“赛秀”实现量产光电转换率达18.5%[J];人工晶体学报;2010年S1期
2 ;美科学家首次证明热光伏设备或使光电转换率突破极限[J];技术与市场;2017年03期
3 高峰;;神奇的“瓦片”能发电[J];小学生导读;2017年03期
4 铁鸣;日本研制出超高速光电转换元件[J];通信技术与发展;1997年04期
5 谭奇光;黄祥金;黄亦好;熊克明;翁雅英;;D/A-B36超宽动态范围线性光电转换仪简介[J];计量技术;1987年01期
6 翁阳 ,黄钟德 ,高金凯;大功率光触发晶闸管(LTT)光电转换理论的研究[J];沈阳工业大学学报;1988年04期
7 汤鑫 ,张益松;一种光电脉冲式的测振传感器[J];南京航空航天大学学报;1988年02期
8 龚诗展,吴满华,魏复芬;微糖报警器的研制 Ⅱ──光电转换与电路设计及整机性能的提高[J];福州大学学报(自然科学版);1989年04期
9 戴薇 ,唐世洪 ,温明生;硅光电管光电转换特性的测量分析及应用[J];吉首大学学报(自然科学版);1989年02期
10 郭铭;;一种简易激光能量检测器[J];桂林电子工业学院学报;1989年02期
11 王宁生;;光电牙刷[J];中国校医;1989年02期
12 ;光电转换技术的最近动态[J];国外信息显示;1971年01期
13 刘国忱;;光电转换 微利难求[J];首席财务官;2011年02期
14 姚海根;;扫描仪光电转换函数的测量及应用[J];中国印刷与包装研究;2012年02期
15 曾振华;张德军;;某光电转换装置的仿真计算[J];机电产品开发与创新;2010年05期
16 陈曦,毛斐,曾海坚,易帆;大气激光雷达光电转换单元及其自检系统[J];武汉大学学报(理学版);2002年03期
17 ;红外反光探纬仪光电转换结构简介[J];丝绸;1979年04期
18 陈文旺,赵元黎,史福妮;具有抗干扰能力的光电转换电路[J];电子技术应用;1993年09期
19 王为人;;硅光电池微反偏压光电转换[J];自动化仪表;1986年10期
20 胡超;叶关荣;韩仁顺;;宽量程测色仪器的光电转换特性[J];宁波大学学报(理工版);1990年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 彭天右;;柔性电极的制备及其染料敏化太阳能电池光电转换性能研究进展[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第7分册)[C];2010年
2 张宪玺;周华伟;曾涑源;尹杰;孙元伟;乜忠浩;曾庆华;;系列光电转换、存储功能材料与器件的研究[A];中国化学会第八届全国配位化学会议论文集—口头报告[C];2017年
3 彭天右;范科;柴波;陈俊年;;柔性光电极的制备及其染料敏化太阳能电池光电转换性能研究进展[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第3分册)[C];2010年
4 施宏艳;郑咏梅;翟锦;江雷;;二氧化钛纳米孔膜及其光电转换特性[A];光电技术与系统文选——中国光学学会光电技术专业委员会成立二十周年暨第十一届全国光电技术与系统学术会议论文集[C];2005年
5 王雪松;张宝文;;影响钌多吡啶配合物光电转换性质的结构因素[A];2004年全国太阳能光化学与光催化学术会议论文集[C];2004年
6 汪洋;王科峰;江嘉乔;翟锦;;光电转换纳米复合材料的制备及器件[A];第一届新型太阳能电池暨钙钛矿太阳能电池学术研讨会论文集[C];2014年
7 严清峰;耿翀;张利静;张子明;;胶体晶体衍生微纳米结构提升电光/光电转换材料与器件性能研究[A];第一届新型太阳能电池暨钙钛矿太阳能电池学术研讨会论文集[C];2014年
8 邸江涛;李清文;;顺排碳纳米管薄膜异质结太阳能电池[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年
9 张丽;梁青满;黄杨;戴超华;杨鹏;阎建辉;;Zn-Cr-O/TiO_2纳米管阵列复合氧化物制备及光电转换与光催化性能[A];第十一届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2018年
10 王豪毅;于曼;韩君;王弋;秦玉军;艾希成;;钙钛矿太阳能电池形貌控制及光电转换过程研究[A];第二届新型太阳能电池学术研讨会论文集[C];2015年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘平;电化学光电转换与储存的新构思与新技术研究[D];武汉大学;2012年
2 程辉;染料敏化太阳能电池光阳极的制备、性质和光电转换机理研究[D];南开大学;2012年
3 刘文武;柔性有序TiO_2基微纳复合结构光阳极的制备及其光电转换性能研究[D];北京科技大学;2017年
4 王正平;具有光电转换功能TiO_2材料的制备及应用研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
5 陈晨;石墨烯复合材料的制备及其在光电转换中的应用[D];上海交通大学;2013年
6 于洪涛;功能性纳米异质结的制备、光电转换能力及其降解水中有机污染物和灭菌的性能[D];大连理工大学;2009年
7 李鑫;染料敏化太阳能电池光阳极的低温制备及其表面改性研究[D];清华大学;2009年
8 曹大威;铁电薄膜的光电转换机制及效率提高[D];苏州大学;2013年
9 刘广辉;介观太阳能电池碳对电极研究[D];华中科技大学;2013年
10 靳斌斌;量子点敏化太阳电池的光阳极和对电极研究[D];陕西师范大学;2016年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴华君;高速光电转换模块关键技术研究[D];电子科技大学;2012年
2 武春秀;光电转换电源数字稳压控制方法的研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
3 邹江涛;光纤传能系统中光电转换模块的设计与性能研究[D];南京邮电大学;2014年
4 张伟波;基于半导体量子点的光电转换应用研究[D];浙江师范大学;2017年
5 刘正浩;TiO_2基光电转换材料的制备及性能研究[D];石家庄铁道大学;2017年
6 刘立维;萘酞菁类化合物光电转换性质的研究[D];浙江大学;2008年
7 魏宗照;光催化聚合反应制备—维纳米结构光电转换薄膜的研究[D];复旦大学;2013年
8 袁建飞;具有远程网管功能的智能光纤收发器的研制[D];江苏科技大学;2011年
9 郭颖;半自动闭塞信息光电转换传输系统设计[D];山东大学;2016年
10 梁丽杰;TiO_2纳米晶多孔薄膜光阳极的合成及其光电转换性能研究[D];中南大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 通讯员 段同刚 记者 蔡计锁;晶龙“赛秀”实现量产光电转换率达18.5%[N];河北日报;2010年
2 通讯员 段同刚 田思 记者 蔡计锁;晶龙多晶硅太阳能电池光电转换率达到18.2%[N];河北日报;2011年
3 记者 刘霞;新电池模型光电转换率高达44.5%[N];科技日报;2017年
4 特约记者 牛献力 通讯员 田思;晶龙多晶硅光电转换率行业领先[N];中国化工报;2012年
5 通讯员 段同刚 田思 记者 蔡计锁;晶龙“晶枫”技术多晶硅光电转换率达到18.5%[N];河北日报;2011年
6 记者 王成应 通讯员 曹乃国;国营汉光“染料敏化太阳能电池”率先实现产业化[N];河北经济日报;2009年
7 记者 毛黎;美利用硅藻开发染料敏化太阳能电池[N];科技日报;2009年
8 首席记者 徐瑞哲;光电转换,打造“乡村版”路灯工程[N];解放日报;2014年
9 本报记者 张梦然;将光电转换率提高一倍,可行吗?[N];科技日报;2014年
10 记者 刘霞;热光伏设备或使光电转换率突破极限[N];科技日报;2016年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978