本申請(qǐng)涉及浮標(biāo)
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種能夠利用風(fēng)能和太陽能的浮標(biāo)。
背景技術(shù)：
：浮標(biāo)是一種浮于水面的航標(biāo)，其是錨定在指定位置，用于指示航道、淺灘、障礙物等的水面助航標(biāo)志，一般情況下，為了在通航水域?qū)崿F(xiàn)夜間助航的功能，浮標(biāo)都會(huì)裝有顯示燈，這就涉及浮標(biāo)的電力供應(yīng)問題，而對(duì)于海面上的浮標(biāo)，存在輸電難度大、維修困難等情況。有人提出可以利用太陽能對(duì)浮標(biāo)進(jìn)行電力供給，但傳統(tǒng)的太陽能電池一般是利用硅板發(fā)電，成本高昂、安裝不便，本申請(qǐng)具體涉及一種利用染料敏化太陽能電池的浮標(biāo)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明旨在提供一種能夠利用風(fēng)能和太陽能的浮標(biāo)，以解決上述提出問題。本發(fā)明的實(shí)施例中提供了一種能夠利用風(fēng)能和太陽能的浮標(biāo)，該浮標(biāo)包括浮標(biāo)本體、感光系統(tǒng)、供電系統(tǒng)和蓄電池；感光系統(tǒng)具體包括感光探頭、單片機(jī)、支路開關(guān)、LED燈；其中，單片機(jī)、支路開關(guān)、LED燈、蓄電池串聯(lián)連接，感光探頭與單片機(jī)串聯(lián)，當(dāng)感光探頭探測(cè)到光強(qiáng)度超過設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)控制支路開關(guān)斷開，LED燈熄滅，當(dāng)感光探頭探測(cè)到光強(qiáng)度低于設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)控制支路開關(guān)閉合，從而使LED燈發(fā)光；該供電系統(tǒng)包括風(fēng)能發(fā)電裝置、太陽能發(fā)電裝置，供電系統(tǒng)通過單片機(jī)給蓄電池充電；該太陽能發(fā)電裝置為一種染料敏化太陽能電池。本發(fā)明的實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果：1.本申請(qǐng)的浮標(biāo)能夠同時(shí)利用風(fēng)能和太陽能發(fā)電，并為該浮標(biāo)的LED燈提供電能，此外剩余的電能能夠有效儲(chǔ)存在蓄電池中，清潔環(huán)保，節(jié)能減排。2.本申請(qǐng)的浮標(biāo)能夠通過感光探頭實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)浮標(biāo)是否需要發(fā)光，并由單片機(jī)自動(dòng)控制，節(jié)約維護(hù)成本。3.本申請(qǐng)的浮標(biāo)中太陽能發(fā)電裝置為一種染料敏化太陽能電池，該太陽能電池的對(duì)電極采用了混合導(dǎo)電催化層，其增大了電極的比表面積，并且有效阻滯了電解液對(duì)于對(duì)電極的腐蝕作用；此外，在光電極表面設(shè)有防紫外線層，有效克服了海面上強(qiáng)烈的紫外線對(duì)于染料的破壞作用，增加了太陽能電池的使用壽命。本申請(qǐng)附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本申請(qǐng)的實(shí)踐了解到。應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本申請(qǐng)。附圖說明利用附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。圖1是本發(fā)明浮標(biāo)中染料敏化太陽能電池對(duì)電極的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式這里將詳細(xì)地對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時(shí)，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實(shí)施例中所描述的實(shí)施方式并不代表與本發(fā)明相一致的所有實(shí)施方式。相反，它們僅是與如所附權(quán)利要求書中所詳述的、本發(fā)明的一些方面相一致的裝置和方法的例子。本申請(qǐng)的實(shí)施例涉及一種能夠利用風(fēng)能和太陽能的浮標(biāo)，該浮標(biāo)包括浮標(biāo)本體、感光系統(tǒng)、供電系統(tǒng)和蓄電池。該感光系統(tǒng)具體包括感光探頭、單片機(jī)、支路開關(guān)、LED燈；其中，單片機(jī)、支路開關(guān)、LED燈、蓄電池串聯(lián)連接，感光探頭與單片機(jī)串聯(lián)，當(dāng)感光探頭探測(cè)到光強(qiáng)度超過設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)控制支路開關(guān)斷開，LED燈熄滅，當(dāng)感光探頭探測(cè)到光強(qiáng)度低于設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)控制支路開關(guān)閉合，從而使LED燈發(fā)光。該供電系統(tǒng)包括風(fēng)能發(fā)電裝置、太陽能發(fā)電裝置，供電系統(tǒng)通過單片機(jī)給蓄電池充電。該風(fēng)力發(fā)電裝置包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、葉片、轉(zhuǎn)軸、恒壓器；葉片和轉(zhuǎn)軸設(shè)置在風(fēng)力發(fā)電機(jī)上，恒壓器分別與風(fēng)力發(fā)電機(jī)、單片機(jī)連接。當(dāng)海面風(fēng)速較大時(shí)，風(fēng)力帶動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，葉片帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸進(jìn)而帶動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電，并通過恒壓器和單片機(jī)向蓄電池充電。該太陽能發(fā)電裝置設(shè)置在浮標(biāo)本體的外表面，并通過恒壓器和單片機(jī)向蓄電池充電。該太陽能發(fā)電裝置為一種染料敏化太陽能電池，作為本發(fā)明浮標(biāo)供電系統(tǒng)的一部分，該染料敏化太陽能電池包括對(duì)電極、與對(duì)電極對(duì)置的光電極和保持在對(duì)電極和光電極之間的電解質(zhì)層，其中，該光電極遠(yuǎn)離電解質(zhì)層一側(cè)設(shè)有防紫外線層。作為本發(fā)明浮標(biāo)的一部分，該太陽能電池能夠提供浮標(biāo)中LED燈工作的電能，該染料敏化太陽能電池具有制作簡單、成本低的優(yōu)點(diǎn)，在各種光照下，染料敏化劑均能夠達(dá)到飽和狀態(tài)，具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，并且該染料敏化太陽能電池工作溫度范圍較寬，適應(yīng)性強(qiáng)。作為一種優(yōu)選地實(shí)施方式，本發(fā)明所述防紫外線層設(shè)在光電極表面，具體為具有防紫外線功能的玻璃、聚合物薄膜或者表面鍍膜中的一種，其對(duì)可見光透過率為92％，波長為320nm的光線透過率為0％，波長為350nm的光線透過率為40％，波長為390nm的光線透過率為70％。由于海面表面紫外線較強(qiáng)烈，本申請(qǐng)浮標(biāo)中染料敏化太陽能電池的光電極表面設(shè)有防紫外線層，其能夠有效防止陽光中紫外線對(duì)于所述太陽能電池中染料的破壞作用，從而延長該太陽能電池的使用壽命。圖1為本發(fā)明所述太陽能電池對(duì)電極的一個(gè)示例的結(jié)構(gòu)示意圖，作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明所述的對(duì)電極為一種復(fù)合對(duì)電極，具體包括：對(duì)電極基板01和混合導(dǎo)電催化層05，該混合導(dǎo)電催化層05在所述對(duì)電極基板01上，包括氧化銅納米棒薄膜、和填充于所述氧化銅納米棒薄膜上的氮化鈦納米顆粒薄膜。該對(duì)電極基板01可為銅箔，銅板。本申請(qǐng)的浮標(biāo)中，在供電系統(tǒng)中，采用了染料敏化太陽能電池，該太陽能電池的對(duì)電極采用氧化銅納米棒薄膜結(jié)合氮化鈦納米顆粒薄膜作為導(dǎo)電和催化層，在上述所述的薄膜中，氧化銅納米棒薄膜之間存在很多孔隙，該孔隙較小，而氮化鈦納米顆粒能夠有效填充于該孔隙之間，使得該混合導(dǎo)電催化層05的表面積顯著提高，同時(shí)能夠有效減小氧化銅納米棒之間的阻抗，提高導(dǎo)電性，能夠有效提高該染料敏化太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化率；此外，該混合導(dǎo)電催化層05中包含的氮化鈦納米顆粒薄膜能夠有效阻滯電解液對(duì)于氧化銅納米棒的腐蝕，提高了對(duì)電極的壽命。作為一種更優(yōu)選地實(shí)施例，本發(fā)明所述對(duì)電極的制作過程為：a)選取銅箔作為對(duì)電極基板01，將其用鹽酸清洗，然后將銅箔放入pH為11.8的氨水和氫氧化鈉的水溶液中，浸泡16天，然后會(huì)在銅箔表面生成一層氧化銅納米棒，將該銅箔用去離子水沖洗后晾干，在銅箔表面得到氧化銅納米棒薄膜；b)選取物質(zhì)的量之比為6:1的納米二氧化鈦顆粒和碳黑混合，然后將該混合物與適量蒸餾水混合，超聲處理2h，得到分散良好的二氧化鈦膠體，然后將其刮涂在上述的銅箔表面，其中，二氧化鈦膠體厚度為50μm；然后放入烘箱中干燥2h，將該銅箔置于通有流動(dòng)氨氣的管式爐中，在溫度為850攝氏度的條件下氮化5h，得到氮化鈦納米顆粒薄膜，進(jìn)而得到對(duì)電極。所述電解質(zhì)層為溶解有氧化還原系統(tǒng)的電解液，其中該氧化還原系統(tǒng)引起至少一種可逆的氧化還原狀態(tài)變化，例如，氧化還原對(duì)可以是I-/I3-、Br-/Br2等鹵素類、銅(I)離子/銅(II)離子等。所述光電極由接近電解質(zhì)層由近及遠(yuǎn)的順序，該光電極包括光電極膜和透明基板，所述光電極膜可以為承載有敏化染料的半導(dǎo)體多孔膜，所述承載有敏化染料的半導(dǎo)體多孔膜中半導(dǎo)體材料可以為TiO2、In2O3；所述透明基板可以為FTO導(dǎo)電玻璃。下面進(jìn)一步例舉實(shí)施例以詳細(xì)說明本發(fā)明。同樣應(yīng)理解，以下實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。下述示例具體的工藝參數(shù)等也僅是合適范圍中的一個(gè)示例，即本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過本文的說明做合適的范圍內(nèi)選擇，而并非要限定于下文示例的具體數(shù)值。對(duì)照例為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的浮標(biāo)，其中，所述的染料敏化太陽能電池的制作步驟為：1.染料溶液的制作把市售標(biāo)準(zhǔn)Z907染料提純后，溶于乙腈:叔丁醇＝1:1的溶劑中，配成0.4mmol/L的染料溶液。2.光電極制作把顆粒直徑為20nm的市售TiO2漿料用絲網(wǎng)印刷方法涂布在FTO導(dǎo)電玻璃表面，放在馬弗爐中在500℃下燒結(jié)2小時(shí)，得到20μm的TiO2膜，TiO2電極在染料溶液中浸泡2天。3.對(duì)電極的制作a)選取銅箔作為對(duì)電極基板01，將其用鹽酸清洗，然后將銅箔放入pH為11.8的氨水和氫氧化鈉的水溶液中，浸泡16天，然后會(huì)在銅箔表面生成一層氧化銅納米棒，將該銅箔用去離子水沖洗后晾干，在銅箔表面得到氧化銅納米棒薄膜；b)選取物質(zhì)的量之比為6:1的納米二氧化鈦顆粒和碳黑混合，然后將該混合物與適量蒸餾水混合，超聲處理2h，得到分散良好的二氧化鈦膠體，然后將其刮涂在上述的銅箔表面，其中，二氧化鈦膠體厚度為50μm；然后放入烘箱中干燥2h，將該銅箔置于通有流動(dòng)氨氣的管式爐中，在溫度為850攝氏度的條件下氮化5h，得到氮化鈦納米顆粒薄膜，進(jìn)而得到對(duì)電極。4.電池制作把光電極和對(duì)電極用熱熔膠接合，注入電解液，制得染料敏化太陽能電池；然后將該染料敏華太陽能電池連接導(dǎo)線并接入本申請(qǐng)的浮標(biāo)中。實(shí)驗(yàn)例1基本步驟同對(duì)照例，不同之處在于在光電極的遠(yuǎn)離電解質(zhì)層一側(cè)設(shè)有防紫外線膜，該防紫外線膜對(duì)可見光透過率為92％，波長為330nm的光線透過率為0％，波長為392nm的光線透過率為70％，實(shí)驗(yàn)例2基本步驟同對(duì)照例，不同之處在于所述對(duì)電極中二氧化鈦顆粒和碳黑物質(zhì)的量之比為7:1，且二氧化鈦膠體厚度為100μm。實(shí)驗(yàn)例3基本步驟同對(duì)照例，不同之處在于所述對(duì)電極中二氧化鈦顆粒和碳黑物質(zhì)的量之比為8:1，且二氧化鈦膠體厚度為50μm。在AM1.5的標(biāo)準(zhǔn)光源，對(duì)所得太陽能電池性能進(jìn)行1000小時(shí)測(cè)試，結(jié)果如表1所示，記錄參數(shù)有開路電壓、短路電流、轉(zhuǎn)換效率，從中可知本發(fā)明的太陽能電池相較于對(duì)照例，耐久性能可以提高10％～20％，轉(zhuǎn)換效率提高到8.7％。表1實(shí)施例1-3和對(duì)照例的太陽能電池的性能表征結(jié)果開路電壓/V短路電流密度/mA/cm2轉(zhuǎn)換效率/％對(duì)照例0.7616.56.2實(shí)驗(yàn)例10.7816.97.6實(shí)驗(yàn)例20.7716.78.7實(shí)驗(yàn)例30.7516.48.3以上所述僅為本發(fā)明的較佳方式，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3