创新研发

您的位置:主页 > 创新研发 >

Rice化学家James Tour

时间:2019-04-14编辑: admin 点击率:

  莱斯大学的科学家发明了一种新型阴极,可以制造廉价,灵活的染料敏化太阳能电池。

  材料科学家Jun Lou的Rice实验室创造了新的阴极,它是电池中的两个电极之一,来自与石墨烯无缝结合的纳米管,取代了早期版本中常用的昂贵且脆性的铂基材料。

  这一发现是在皇家化学学会材料化学杂志A的网上报道的。

  染料敏化太阳能电池自1988年以来一直在开发中,并且已成为无数高中化学类实验的主题。他们使用廉价的有机染料,这些有机染料来自覆盖着导电二氧化钛颗粒的覆盆子。染料吸收光子并产生电子流出细胞供使用; 返回线完成到阴极的电路,该电路与基于碘的电解质结合以刷新染料。

  据娄实验室的博士后研究人员裴东介绍,虽然它们在收集太阳光并将其转化为电能方面不如硅基太阳能电池那么高效,但染料敏化太阳能电池在许多应用中具有优势。

  “首先,它们是低成本的,因为它们可以在正常区域制造,”Dong说。“不需要洁净室。它们是半透明的,因此它们可以应用于玻璃,它们可以在昏暗的灯光下使用;它们甚至可以在阴天工作。

  “或者在室内,”卢说。“一家将染料敏化细胞商业化的公司正在将它们嵌入电脑键盘和鼠标中,因此您无需安装电池。正常的室内光线足以让它们保持活力。”

  这一突破扩展了赖斯的纳米技术研究流程,该研究始于化学家罗伯特豪格(Robert Hauge)2009年发明的“飞毯”技术,以生长非常长的成对碳纳米管束。在他的过程中,纳米管保持附着在表面基底上,但在它们生长时将催化剂向上推。

  两年前石墨烯/纳米管混合物出现了。该混合物被称为“Jamesbon”,以纪念其发明者,Rice化学家James Tour,该混合物具有从石墨烯到纳米管的无缝过渡。石墨烯基底通过化学气相沉积生长,催化剂以图案排列在顶部。当再次加热时,气溶胶原料中的碳原子将自身附着在催化剂处的石墨烯上,其逐渐脱落并允许新的纳米管生长。当纳米管停止生长时,剩余的催化剂(“地毯”)充当盖子并防止纳米管缠结。

  Lou说,这种混合材料解决了阻碍染料敏化太阳能电池商业应用的两个问题。首先,石墨烯和纳米管直接生长在用作电极的镍基底上,消除了困扰铂催化剂转移到诸如透明导电氧化物的公共电极的粘附问题。

  其次,混合物与电解质的接触电阻也较小,允许电子更自由地流动。Lou说,新阴极的电荷转移电阻决定了电极从电极到电解质的交叉能力,比铂基阴极小20倍。

  关键似乎是混合动力车的巨大表面积,估计每克超过2,000平方米。由于纳米管和石墨烯之间的原子键没有中断,因此材料的整个区域(内部和外部)变成一个大的表面。这使得电解质有足够的机会进行接触并为电子提供高导电通路。

  Lou的实验室用不同长度的纳米森林建造并测试了太阳能电池。最短的,在20-25微米之间,在4分钟内生长。使其他纳米管样品生长一小时并测量约100-150微米。当与碘化物盐基电解质和柔性氧化铟锡,二氧化钛和光捕获有机染料颗粒的阳极结合时,最大的电池厚度仅为350微米 - 相当于约两张纸 - 并且可以轻松反复弯曲。

  测试发现,由最长的纳米管制成的太阳能电池产生了最好的结果,并且每平方厘米接近18毫安电流,而基于铂的对照电池接近14毫安。新型染料敏化太阳能电池在将太阳光转化为电能方面的效率提高了20%,效率高达8.2%,而铂类电池则为6.8。

  基于Lou和Tour实验室最近对柔性石墨烯基阳极材料的研究以及其他研究人员合成的高性能染料,Lou希望染料敏化细胞能够找到很多用途。“我们正在证明所有这些碳纳米结构都可用于实际应用,”他说。

  Yu Zhu是米兰的校友,现在是俄亥俄州阿克伦大学的助理教授,是该论文的共同主要作者。共同作者包括博士后研究员吴敬杰和研究生Jing Zhang和Sidong Lei,他们都是赖斯; 博士后研究员冯浩和中国清华大学洪林教授。Tour是化学领域的TT和WF Chao主席,环亚娱乐平台,也是材料科学和纳米工程以及计算机科学的教授。Hauge是Richard E. Smalley纳米科学与技术研究所的化学,材料科学和纳米工程的杰出教师。Lou是材料科学与纳米工程系的副教授兼副主席。

  石墨烯/纳米管混合物有益于柔性太阳能电池

  材料研究可以释放锂硫电池的潜力

  电解质基因组可能是电池游戏改变者

  超越锂离子迈向更好性能电池的重要一步

  量子点是研究将热量转化为电能的手段的理想纳米线

  物理学家精确地测量原子和碳表面之间的相互作用

  混合动力汽车取得了成功航运业现在正朝着同样的绿色方向发展

  一种新型碳材料可以显着提高电池和超级电容器的性能

  有前途的技术可以提高氢气产量实现铂金的替代品

  中广核扶沟曹里20WM分散式风电项目

  一种新的等离子技术可以简化显示屏的生产

  拖拉机拖车的小修改每年可以节省数十亿加仑的汽油

  用于建造镁硫电池的新型电解液

  单原子金催化剂可为低成本生产燃料和化学品提供途径

  朝着生产清洁氢燃料的低成本人造叶子

联系我们

CONTACT US

网址:http://www.flydragonclub.com

电话:0310-706339416

联系人:k8凯发官方手机版总经理

地址:凯发娱乐

Copyright © 2017 k8凯发官方手机版_凯发娱乐_k8凯发真人娱乐_凯发国际 All Rights Reserved 网站地图