[发明专利]一种双功能光电燃料电池的构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及新能源领域，更具体的说是一种基于光电燃料电池产电储能设备的构建方法。

背景技术

能源问题是当今社会发展的主要问题之一，由于全球能源的日益紧张，寻求绿色的，可再生的新型能源日益重要。太阳光作为一种取之不尽用之不竭的可再生新型能源越来越受到人们的关注，通过构建光电燃料电池实现光能/电能和化学能/电能的双重转化，但是价格高昂的储能设备无形之中增加了成本，从而制约了它的发展，怎样解决这个问题对发展光电燃料电池至关重要。

鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明所要解决的技术问题是构建一种光电燃料电池器件，同时实现产能储能。

为了解决上述技术问题，本发明是通过构建一种光电燃料电池实现产能、储能，该光电燃料电池的制备方法为：

（1）利用导电玻璃作为基底（1´5 cm），利用水热法在导电玻璃表面制备α-三氧化二铁棒；

（2）在α-三氧化二铁棒修饰二氧化钛纳米枝作为光电阳极备用；

（3）在导电玻璃表面电聚合普鲁士蓝作为电致变色材料构成光电阴极；

（4）如附图1所示，将制备光电阳极与电聚合普鲁士蓝的光电阴极通过导线连接，插入电子供体的溶液中，构建双功能光电燃料电池。

本发明所述的导电玻璃为氟掺杂氧化锡（FTO）导电玻璃，电子供体为葡萄糖。

本发明所述α-三氧化二铁棒的制备过程如下：首先将FTO导电玻璃分别置于丙酮、乙醇和二次水中各自超声10 min清洗，首先将0.4 g六水合三氯化铁（FeCl₃·6H₂O）和0.85g硝酸钠（NaNO₃）溶于20 mL二次水中，随后用浓盐酸调节溶液pH至1.5，将上述溶液转移至25mL高压釜中，将1片上述处理的FTO导电玻璃导电面向下放入高压釜，置于100℃烘箱内反应6h，反应完毕冷却至室温，用二次水冲洗，然后在60℃下干燥，干燥完毕置于550℃马弗炉中煅烧4h得到α-三氧化二铁棒，升温速率为5 ℃/min。

本发明所述在α-三氧化二铁棒表面生长二氧化钛纳米枝的制备过程如下：首先将0.5 mL HCl加入40 mL二次水中搅拌10 min，然后加入0.5 mL三氯化钛溶液继续搅拌10 min，将上述制备的长有α-三氧化二铁棒的FTO导电玻璃置于上述溶液中，导电面向下，用保鲜膜封口，置入80 ℃烘箱中反应30 min，反应完毕取出用二次水冲洗，置于450 ℃马弗炉中煅烧1 h，升温速率5 ℃/min，即可得到在α-三氧化二铁棒表面生长二氧化钛纳米枝。

本发明所述光电阴极的制备过程包括以下步骤：将FTO导电玻璃浸入体积比1:1的乙醇：氢氧化钠（1 M），随后用二次水冲洗，氮气干燥，将FTO导电玻璃插入0.1 M KCl、0.1 M HCl、2.5 mM K₃[Fe(CN)₆]和2.5 mM FeCl₃混合溶液中，采用恒电位沉积法沉积600 s，沉积电位为0.4 V，反应完毕二次水冲洗，即可得到光电阴极材料。

本发明所述双功能光电燃料电池工作过程包括以下步骤：将制备的光电阳极与光电阴极通过导线连接，置入50 mM的葡萄糖溶液中，利用500 W氙灯照射光电阳极引发反应。

本发明的有益效果：

（1）制备α-三氧化二铁棒表面生长二氧化钛纳米枝，提高光利用率；

（2）构建普鲁士蓝光电阴极，实现电能在阴极的存储。

说明书附图

下面结合附图和具体实施方案对本发明作进一步详细描述

图1为该双功能光电燃料电池的机理图。

具体实施方式

实施例1：双功能光电燃料电池的构建

（1）将FTO导电玻璃分别置于丙酮、乙醇和二次水中各自超声10 min清洗，首先将0.4 g六水合三氯化铁（FeCl₃·6H₂O）和0.85 g硝酸钠（NaNO₃）溶于20 mL二次水中，随后用浓盐酸调节溶液pH至1.5，将上述溶液转移至25 mL高压釜中，将1片上述处理的FTO导电玻璃导电面向下放入高压釜，置于100℃烘箱内反应6h，反应完毕冷却至室温，用二次水冲洗，然后在60℃下干燥，干燥完毕置于550℃马弗炉中煅烧4h得到α-三氧化二铁棒，升温速率为5 ℃/min；