基于氧化还原电对的光充电储能变色器件的设计与机理研究

基本信息
批准号:51777194
项目类别:面上项目
资助金额:61.00
负责人:张俊
学科分类:
依托单位:浙江工业大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:黄辉,章理远,韩健峰,程呈,钟昊悦,余佳阁,郑超
关键词:
光充电电池氧化还原电对电致变色三氧化钨锂离子电池
结项摘要

The utilization of solar energy with high efficiency is one of the most important approaches to achieve sustainable development. This project aims to design an integrated device composed of solar-rechargeable battery with a simultaneously solar-driven electrochromic layer. In this device, the photogenerated holes from photocatalyst layer can oxidize redox couple, meanwhile through external circuit the photogenerated electrons insert into WO3 counter electrode together with lithium ions to change the light transmittance. Thus, both solar-charge energy storage and energy-saving electrochromics are achieved in one device. The mechanisms of photocatalytic oxidation of redox couple and the synergistic electrochromic effect of redox couple and WO3 layer will be investigated in detail. The matching relationships of energy levels and capacities among photocatalyst, redox couple, and WO3 will be constructed. In order to obtain a photochargeable electrochromic device with high energy-storage and coloration efficiency, suitable photocatalysts with high activity to the oxidation of redox couple will be screened and prepared. This research is expected to provide essential experimental and theoretical perspectives for the exploration of the high-efficiency utilization of solar energy, especially for solar-driven electrochromic smart windows and photochargeable redox flow batteries.

太阳能综合高效利用是实现可持续发展的重要途径。本项目设计一种基于光催化氧化电解质并驱动变色的光充电互补变色储能器件。拟以光催化产生的空穴用于氧化电解质,同时将光生电子和锂离子注入到三氧化钨电致变色层,从而同步实现光充电储能与互补光谱调节。通过分析光催化氧化电解质的反应机制及氧化还原电对与三氧化钨的协同变色机理,本课题将建立光催化层、氧化还原电对与三氧化钨变色层之间的能级匹配和容量匹配关系,制备对氧化还原电对具有较高活性的光催化剂,组成能量效率较高、能量密度大和光谱连续可调的光充电储能变色器件。本课题的研究将为探索太阳能综合高效利用,特别是为光驱动电致变色智能窗及光充电液流电池的开发提供新思路和新方法。

项目摘要

太阳能综合高效利用是实现可持续发展的重要途径。本项目针对现代建筑低辐射玻璃幕墙只能被动节能以及光伏组件光谱无法连续调节的缺点,设计一种基于光催化氧化电解质并驱动变色的可直接光充电储能的智能节能器件。以光催化产生的空穴用于氧化电解质,同时将光生电子和锂离子注入到三氧化钨(WO3)电致变色层,从而同步实现光充电储能与互补光谱调节。通过分析光催化氧化电解质的反应机制及氧化还原电对与三氧化钨的协同变色机理,建立了光催化层、氧化还原电对与三氧化钨变色层之间的能级匹配和容量匹配关系,制备对氧化还原电对具有较高活性的光催化剂,组成能量效率较高、能量密度大和光谱连续可调的光充电储能变色器件,从而同步实现光充电储能与光谱调节本课题的研究为探索太阳能综合高效利用,特别是为光驱动电致变色智能窗及光充电液流电池的开发提供新思路和新方法。在此基础上,探索一系列包括聚苯胺、普鲁士蓝、钛酸锂的电致变色变色材料的制备方法和反应机理。通过不同电致变色材料间的容量和电压匹配,与染料敏化太阳能电池集成,器件结构优化等方法设计了多功能光驱动电致变色智能窗、柔性光驱动电致变色储能器件、互补型电致变色电池和互补型电致变色超级电容器等器件,均具有优异的电致变色和能量储存性能,为电致变色材料的在节能和环保领域的应用提供的新的理论依据和实验方法。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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