納米TiO-,2-薄膜光電化學(xué)電池制備及性能研究.pdf

1、光電化學(xué)電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能和化學(xué)能(如氫能)，能有效地解決能源和環(huán)境污染問(wèn)題，顯示了可持續(xù)發(fā)展的前景。本文研究了可將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能的液結(jié)太陽(yáng)能電池和可將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能的光電解電池。納米TiO<,2>薄膜電極作為上述電池的光陽(yáng)極，通過(guò)優(yōu)化獲得了較高光電壓和光電流的太陽(yáng)能電池，并且利用太陽(yáng)能電池得到的電能，作為光電解池的偏壓，光解水制得氫氣；另外還設(shè)計(jì)了新型的離子隔膜雙室光電解池，無(wú)需偏壓即可制得氫氣。 目前Gratzel

2、型電池的研究在太陽(yáng)能電池研究當(dāng)中非常活躍。本文以溶膠凝膠+粉末法制得納米TiO<,2>薄膜光電極，它解決了溶膠-凝膠法存在成本高、制作時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題以及粉末涂覆法粒徑較大，不易分散的問(wèn)題。XRD表明制得的TiO<,2>薄膜電極金紅石成分有所增加，粒徑有所增大，但是影響不是很大。SEM顯示薄膜表面較均勻、平整，粒子團(tuán)聚現(xiàn)象較少，納米粒子之間的連接較好，球形顆粒間孔隙較多。 以熱分解法在導(dǎo)電玻璃上沉積鉑制得鉑對(duì)電極，沉積鉑一次，燒結(jié)一

3、次(燒結(jié)溫度為500℃，燒結(jié)時(shí)間為30min)。另外，試驗(yàn)了天然色素洛神葵作為敏化染料。測(cè)試表明：鉑對(duì)電極做成的太陽(yáng)能電池電壓電流值明顯高于導(dǎo)電玻璃作對(duì)電極。即使鉑對(duì)電極電阻增加很多。以洛神葵染色后的太陽(yáng)能電池比其它如銅酞菁、羅丹明染色后的效果好。在上述制備工藝下，得到優(yōu)化的太陽(yáng)能電池(面積100mmx200mm)光電壓為0.385V，光電流為1.69mA。 光電解池電解水比傳統(tǒng)方式電解水能耗小得多，因?yàn)楣庑?yīng)會(huì)施給半導(dǎo)體/液體

4、結(jié)一個(gè)電壓，在遠(yuǎn)小于1.23V外電壓就可分解水。有些光陽(yáng)極，如SrTiO<,3>甚至無(wú)需外壓就可直接分解水，只是其效率較低。本文以上述優(yōu)化得到的太陽(yáng)能電池作為偏壓，與TiOz光陽(yáng)極(面積為100mmx65mm)單室光電解池結(jié)合，可以分解水制得氫氣，產(chǎn)氫量為0.12 ml-h<'-1>。而直接加0.6V電源，產(chǎn)氫量為0.10ml-h<'-1>。因此將Gr／itzel型太陽(yáng)能電池和光電解池結(jié)合能解決光電解池分解水的偏壓?jiǎn)栴}，而且產(chǎn)氫率較高。