[发明专利]能量转换装置和能量转换方法

说明书

本发明公开了一种能量转换装置和能量转换方法。与传统的光电转换技术不同，本发明的装置或方法是一种新型能量转换替代方案。在相同条件下，本发明的能量转换装置和方法具有提高的光能转化的效率，并且使用简便、省时、成本低。

技术领域

本发明涉及一种太阳能能量转换装置和能量转换方法。

背景技术

社会的发展对于能源的需求越来越大。大量使用传统的化石能源面临着能源的枯竭问题，并产生了严重的环境问题。面对困境，人们更希望使用低碳、环保和无污染的可再生能源。

光能通常是指以电磁波形式向外传递的太阳辐射能量。光能蕴含的能量是极其巨大的。太阳向外释放能量的功率达到了3.87×10²⁶W。对光能的一种利用形式为光电池。

按照制作材料分类，光电池可分为硅基半导体电池、CdTe薄膜电池、CIGS薄膜电池、染料敏化薄膜电池、有机材料电池等。其中硅电池又分为单晶电池、多晶电池和无定形硅薄膜电池等。这些光电池的基本构造是运用P型与N型半导体接合而成的。其利用P型半导体中的空穴，与N型半导体中的自由电子所形成的电位差来产生电流，所以当太阳光照射时，光能将硅原子中的电子激发出来，而产生电子和空穴的对流，这些电子和空穴均会受到内建电位的影响，分别被N型及P型半导体吸引，而聚集在两端。此时外部如果用电极连接起来，形成一个光电池回路。

随着环境保护要求的日益严格，开发新清洁能源的需求不断提高，目前仍然需要具有高转换率的光电转换技术。

发明内容

为了解决上述问题，本发明发现通过在太阳能转换装置的正负极之间设置不同浓度的盐溶液可进一步提高太阳能转换的效率，至少基于此发现完成了本发明。具体地，本发明包括以下内容。

本发明的一方面，提供一种能量转换装置，其包括正极、负极、阳离子交换膜、盐溶液A、盐溶液B和容器，其中：

所述容器包括两个腔室和设置于所述两个腔室之间的阳离子交换膜，所述两个腔室分别用于容纳所述盐溶液A和所述盐溶液B，并通过所述阳离子交换膜将所述盐溶液A和所述盐溶液B分开；

所述正极与所述盐溶液A接触，所述负极与所述盐溶液B接触，且所述盐溶液A的浓度小于所述盐溶液B的浓度；和

所述容器的至少一部分透明，从而使光透过所述容器到达所述负极。

根据本发明的能量转换装置，优选地，所述正极为铂电极，且所述负极为TiO₂电极。

根据本发明的能量转换装置，优选地，所述负极为在碳基片上包覆TiO₂层的电极。

根据本发明的能量转换装置，优选地，所述TiO₂层为锐钛矿型。

根据本发明的能量转换装置，优选地，所述盐溶液A和盐溶液B分别独立地选自硫酸盐、亚硫酸盐、盐酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐和碳酸盐组成的组的盐的溶液。

根据本发明的能量转换装置，优选地，所述盐溶液A和盐溶液B分别为硫酸盐。

根据本发明的能量转换装置，优选地，所述盐溶液A和B的浓度分别为0.5mmol/L～1500mmol/L。

根据本发明的能量转换装置，优选地，所述阳离子交换膜为全氟磺酸聚合物膜。

本发明的另一方面，提供一种能量转换方法，其使用根据本发明所述的装置进行能量转换。

本发明的再一方面，提供一种能量转换方法，其使太阳能转换装置的正极与盐溶液A接触，使太阳能转换装置负极与盐溶液B接触，且所述盐溶液A的浓度小于所述盐溶液B的浓度，其中所述正极为铂电极，所述负极为TiO₂电极。