[发明专利]一种基于物联网的太阳能热水器智能监控系统

权利要求书

1.一种基于物联网的太阳能热水器智能监控系统，其特征在于：包括太阳能热水器智能监控系统、服务器、终端设备；

所述太阳能热水器智能监控系统包括控制器、太阳能热水器状态信息传感器、电源、显示器、报警器、物联网通信设备、太阳能热水器；

太阳能热水器状态信息传感器、电源、显示器、报警器、物联网通信设备、太阳能热水器均与控制器连接；

所述控制器采集太阳能热水器状态信息传感器的状态信息并进行处理，然后控制太阳能热水器；

所述物联网通信设备与控制器通过物联网实现双向数据通信，物联网通信设备与服务器通过物联网进行双向数据通信，服务器与终端设备通过互联网连接以进行双向数据通信；

所述电源为一种太阳能电池，具体为一种染料敏化太阳能电池，包括光阳极、对电极及电解液，其中光阳极包括基底、生长于基底表面的WS₂/Cu_xO纳米片薄膜和设于纳米片薄膜之上的TiO₂复合薄膜；WS₂/Cu_xO纳米片薄膜和TiO₂复合薄膜共同构成半导体薄膜电极，半导体薄膜电极表面吸附有染料敏化剂。

2.根据权利要求1所述的太阳能热水器智能监控系统，其特征在于，所述基底为W片。

3.根据权利要求1所述的太阳能热水器智能监控系统，其特征在于，所述WS₂/Cu_xO纳米片薄膜厚度为500nm，其中，WS₂/Cu_xO纳米片为核壳结构，WS₂纳米片为核结构，Cu_xO为壳结构；WS₂纳米片的厚度为60nm，壳层Cu_xO厚度为50nm。

4.根据权利要求3所述的太阳能热水器智能监控系统，其特征在于，所述TiO₂复合薄膜厚度为15μm。

5.根据权利要求3所述的太阳能热水器智能监控系统，其特征在于，所述TiO₂复合薄膜中包括TiO₂纳米粒子和Cu/TiO₂复合纤维；TiO₂纳米粒子、Cu/TiO₂复合纤维的质量比为5:3；TiO₂纳米粒子的粒径为100nm；Cu/TiO₂复合纤维的直径为300nm，纤维长度为10μm；进一步地，Cu/TiO₂复合纤维中，Cu的负载量为6wt.％。

6.根据权利要求3所述的太阳能热水器智能监控系统，其特征在于，

所述染料敏化太阳能电池中光阳极的制备步骤：

步骤1，W片清洗：首先，将W片裁剪成与对电极尺寸相同，依次采用0.5mol/L稀盐酸、丙酮、乙醇、去离子水超声清洗20min，用氮气枪吹干，备用；

步骤2，制备WS₂/Cu_xO纳米片薄膜

WS₂/Cu_xO纳米片薄膜是这样形成的：首先利用热蒸发法，以WO₃和S粉为蒸发源，在W片基底表面生长WS₂纳米片薄膜，然后经过溶剂热法在WS₂纳米片表面杂化Cu_xO壳结构，形成所述的WS₂/Cu_xO纳米片薄膜。

步骤3，制备TiO₂纳米纤维：取4ml的无水甲醇，在其中溶解0.667g的钛酸四丁酯，然后加入0.5g的冰醋酸，得到溶液A；取4ml的无水甲醇，在其中溶解0.375g的聚乙烯吡咯烷酮，得到溶液B；将溶液A缓慢滴加到溶液B中，剧烈搅拌10h，得到淡黄色透明溶胶，即为纺丝前驱体；用玻璃滴管吸取适量纺丝前驱体，并在滴管外壁包裹铝箔，与高压电源相连，另取一张滤波作为接收装置，置于距离滴管尖部12cm位置处，与地线相连；调节电压为12kV，在灯光照射下可以观察到有射流从滴管尖端喷出，并被接收装置接收，形成纤维毡；纺丝完成后，将接收的纤维毡置于空气中24h，从铝箔上将其取下，置于马弗炉中，在500℃保温4h，自然冷却后，得到TiO₂纳米纤维；

步骤4，制备Cu/TiO₂复合纤维：从上步得到的TiO₂纳米纤维中取40mg，将其分散在浓度为2mmol/L的硝酸铜溶液中，90℃下磁力搅拌5h；然后将该混合溶液置于紫外灯下光照1h后，过滤，将沉淀分别用去离子水和无水乙醇各清洗3次，并将其置于真空干燥箱中在70℃下干燥24h，得到Cu/TiO₂复合纤维；

步骤5，制备光阳极：取TiO₂纳米粒子、Cu/TiO₂复合纤维、多壁碳纳米管，按比例混合均匀，形成TiO₂复合浆料，然后采用旋涂法将TiO₂复合浆料涂覆在生长有WS₂/Cu_xO纳米片薄膜的W片表面，将W片放入马弗炉中，在150℃下退火2h，反复旋涂几次，使得复合浆料层厚度为15μm，然后将W片放入马弗炉中，350℃煅烧20min、390℃煅烧10min、450℃煅烧1h、470℃煅烧25min，形成TiO₂复合薄膜，然后，将W片浸入到0.05mM染料N-719的乙腈和叔丁醇混合溶液中，乙腈和叔丁醇体积比为1:1，停留24h，取出后晾干，得到所述的光阳极。