本發(fā)明涉及新能源領域,更具體的說是一種基于光電燃料電池產電儲能設備的構建方法。
背景技術:
能源問題是當今社會發(fā)展的主要問題之一,由于全球能源的日益緊張,尋求綠色的,可再生的新型能源日益重要。太陽光作為一種取之不盡用之不竭的可再生新型能源越來越受到人們的關注,通過構建光電燃料電池實現(xiàn)光能/電能和化學能/電能的雙重轉化,但是價格高昂的儲能設備無形之中增加了成本,從而制約了它的發(fā)展,怎樣解決這個問題對發(fā)展光電燃料電池至關重要。
鑒于現(xiàn)有技術中存在的上述問題,本發(fā)明所要解決的技術問題是構建一種光電燃料電池器件,同時實現(xiàn)產能儲能。
為了解決上述技術問題,本發(fā)明是通過構建一種光電燃料電池實現(xiàn)產能、儲能,該光電燃料電池的制備方法為:
(1)利用導電玻璃作為基底(1′5cm),利用水熱法在導電玻璃表面制備α-三氧化二鐵棒;
(2)在α-三氧化二鐵棒修飾二氧化鈦納米枝作為光電陽極備用;
(3)在導電玻璃表面電聚合普魯士藍作為電致變色材料構成光電陰極;
(4)如附圖1所示,將制備光電陽極與電聚合普魯士藍的光電陰極通過導線連接,插入電子供體的溶液中,構建雙功能光電燃料電池。
本發(fā)明所述的導電玻璃為氟摻雜氧化錫(fto)導電玻璃,電子供體為葡萄糖。
本發(fā)明所述α-三氧化二鐵棒的制備過程如下:首先將fto導電玻璃分別置于丙酮、乙醇和二次水中各自超聲10min清洗,首先將0.4g六水合三氯化鐵(fecl3?6h2o)和0.85g硝酸鈉(nano3)溶于20ml二次水中,隨后用濃鹽酸調節(jié)溶液ph至1.5,將上述溶液轉移至25ml高壓釜中,將1片上述處理的fto導電玻璃導電面向下放入高壓釜,置于100℃烘箱內反應6h,反應完畢冷卻至室溫,用二次水沖洗,然后在60℃下干燥,干燥完畢置于550℃馬弗爐中煅燒4h得到α-三氧化二鐵棒,升溫速率為5℃/min。
本發(fā)明所述在α-三氧化二鐵棒表面生長二氧化鈦納米枝的制備過程如下:首先將0.5mlhcl加入40ml二次水中攪拌10min,然后加入0.5ml三氯化鈦溶液繼續(xù)攪拌10min,將上述制備的長有α-三氧化二鐵棒的fto導電玻璃置于上述溶液中,導電面向下,用保鮮膜封口,置入80℃烘箱中反應30min,反應完畢取出用二次水沖洗,置于450℃馬弗爐中煅燒1h,升溫速率5℃/min,即可得到在α-三氧化二鐵棒表面生長二氧化鈦納米枝。
本發(fā)明所述光電陰極的制備過程包括以下步驟:將fto導電玻璃浸入體積比1:1的乙醇:氫氧化鈉(1m),隨后用二次水沖洗,氮氣干燥,將fto導電玻璃插入0.1mkcl、0.1mhcl、2.5mmk3[fe(cn)6]和2.5mmfecl3混合溶液中,采用恒電位沉積法沉積600s,沉積電位為0.4v,反應完畢二次水沖洗,即可得到光電陰極材料。
本發(fā)明所述雙功能光電燃料電池工作過程包括以下步驟:將制備的光電陽極與光電陰極通過導線連接,置入50mm的葡萄糖溶液中,利用500w氙燈照射光電陽極引發(fā)反應。
本發(fā)明的有益效果:
(1)制備α-三氧化二鐵棒表面生長二氧化鈦納米枝,提高光利用率;
(2)構建普魯士藍光電陰極,實現(xiàn)電能在陰極的存儲。
說明書附圖
下面結合附圖和具體實施方案對本發(fā)明作進一步詳細描述
圖1為該雙功能光電燃料電池的機理圖。
具體實施方式
實施例1:雙功能光電燃料電池的構建
(1)將fto導電玻璃分別置于丙酮、乙醇和二次水中各自超聲10min清洗,首先將0.4g六水合三氯化鐵(fecl3?6h2o)和0.85g硝酸鈉(nano3)溶于20ml二次水中,隨后用濃鹽酸調節(jié)溶液ph至1.5,將上述溶液轉移至25ml高壓釜中,將1片上述處理的fto導電玻璃導電面向下放入高壓釜,置于100℃烘箱內反應6h,反應完畢冷卻至室溫,用二次水沖洗,然后在60℃下干燥,干燥完畢置于550℃馬弗爐中煅燒4h得到α-三氧化二鐵棒,升溫速率為5℃/min;
(2)將0.5mlhcl加入40ml二次水中攪拌10min,然后加入0.5ml三氯化鈦溶液繼續(xù)攪拌10min,將上述制備的長有α-三氧化二鐵棒的fto導電玻璃置于上述溶液中,導電面向下,用保鮮膜封口,置入80℃烘箱中反應30min,反應完畢取出用二次水沖洗,置于450℃馬弗爐中煅燒1h,升溫速率5℃/min,即可得到在α-三氧化二鐵棒表面生長二氧化鈦納米枝;
(3)將fto浸入體積比1:1的乙醇:氫氧化鈉(1m),隨后用二次水沖洗,氮氣干燥,將fto導電玻璃插入0.1mkcl、0.1mhcl、2.5mmk3[fe(cn)6]和2.5mmfecl3混合溶液中,采用恒電位沉積法沉積600s,沉積電位為0.4v,反應完畢二次水沖洗,即可得到光電陰極材料;
(4)將制備的光電陽極與光電陰極通過導線連接,置入50mm的葡萄糖溶液中,利用500w氙燈照射光電陽極引發(fā)反應,在光照射下,光電陽極產生電子和空穴,空穴氧化葡萄糖,光電陽極產生的電子通過外電路傳遞到陰極,將普魯士藍還原成普魯士白,實現(xiàn)電能的存儲,該光電燃料電池可以同時將光能/生物質能轉換為電能,并且實現(xiàn)電能的存儲。