介孔三氧化钨基电极的制备及电致变色储能双功能器件设计
发布时间：2021-04-01 16:33
电致变色储能智能窗是一种兼备透光率调节和电能储存释放功能的新型智能装置,用它代替传统的建筑玻璃可以更好地实现现代建筑的舒适和节能。首先,这种装置可以通过调节自身透明度的方式对来自室外的光照和热辐射进行控制;其次,它本身的结构和工作原理与赝电容器相似,在调光的过程中也伴随着电能的储存和释放,如果与太阳能电池等供电装置联动就能实现更为高效的节能。电极材料的性能是电致变色储能智能窗商业化应用的关键所在。本文选取负极材料WO3作为研究对象,通过纳米结构设计、金属元素掺杂和结晶度控制等手段对之进行改性研究,进而提升其电致变色和电化学储能性能。采用溶胶凝胶-软模板法合成了不同比例的Nb掺杂介孔WO3薄膜,并通过一系列表征手段对其结构和形貌进行分析。发现Nb的掺杂会改变WO3基电极的结晶度和元素价态,进而影响其电致变色及电化学储能性能。其中,10%的Nb掺杂介孔WO3电极综合性能最为突出,在2 A g-1的电流密度下放电比容量为74.4 mAh g-1,633 nm处的光学调控范围为61.7%,着褪色时间分别为3.6 s和2.1 s。该电极的卓越性能主要归因于Nb掺杂导致的结晶性下降和氧空位浓度提升...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１传统电致变色坡璃（左）及电致变色储能坡璃（右）工作示意图??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ?ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃ?ｇｌａｓｓ?（ｌｅｆｔ）?ａｎｄ?ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃ?ｅｎｅｒｇｙ??
（ｏｕｎｔｅｔｆｔｅｄｉｉｘｔｅ?ｗｏｒｋｉｎｇ?ｅｌｅｅｌｒｏｄｅ??图１．１传统电致变色坡璃（左）及电致变色储能坡璃（右）工作示意图??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ?ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃ?ｇｌａｓｓ?（ｌｅｆｔ）?ａｎｄ?ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃ?ｅｎｅｒｇｙ??ｓｔｏｒａｇｅ?ｇｌａｓｓ?（ｒｉｇｈｔ）．??１．２电致变色储能电极与双功能器件筒介??１．２．１电致变色储能器件的结构??将电致变色储能材料与电解质相结合且能够独立发挥调光和储能作用的器??件体系可以称为电致变色器件。在外电压的作用下，这种器件可以逐渐由透明态??转变为蔽光态，并且在这个过程中不断储存能量；通过外接反向电压或是消耗器??件中储存的能量，两种方式都可以实现器件的褪色。通常这种智能器件由五层薄??膜结构俎成，分别是正极电致变色薄膜、负极电致变色薄膜、电解质层和两层透??明导电层（图１．２）。??器件的正极通常由阳极电致变色材料组成。这种材料会在离子脱出时着色氧??化到高价态，在离子嵌入时褪色还原至低价态；因此阳极电致变色材料作为储能??器件正极使用时，可以很好地实现充电过程着色、放电过程褪色的效果。同理，??器件负极通常使用阴极电致变色材料，在离子嵌入时着色还原至低价态，脱出时??褪色氧化至高价态。将这样两种性质的材料组装在一个器件中能很好地实现它们??的协同变色作用
单一波长的可见光称为单色光，如果两种不同颜色的单色光按照一定的强度比混??合可以得到白光，那么这两种单色光就可以称为互补色光，这种现象称为光的互??补。图１．３给出了不同颜色可见光的波长及其互补色光。??７６０?：?４００??ｒｅｄ?ｖｉｏｌｅｔ??ｂｌｕｅ??５９７＾＼?＾＾４９２??ｙｅｌｌｏｖｖｘ＾＾ｇｒｅｅｎ??５７７??图１．３不同颜色可见光的波长范围及其互补色光??Ｆｉｇ．?１．３?Ｔｈｅ?ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?ｒａｎｇｅ?ｏｆ?ｖｉｓｉｂｌｅ?ｌｉｇｈｔ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｃｏｌｏｒｓ?ａｎｄ?ｔｈｅ?ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ??ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ?ｌｉｇｈｔ．??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]All-solid-state electrochromic devices based on WO3‖NiO films: material developments and future applications[J]. Ding Zhou,Dong Xie,Xinhui Xia,Xiuli Wang,Changdong Gu,Jiangping Tu. Science China（Chemistry）. 2017(01)
本文编号：3113641
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１传统电致变色坡璃（左）及电致变色储能坡璃（右）工作示意图??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ?ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃ?ｇｌａｓｓ?（ｌｅｆｔ）?ａｎｄ?ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃ?ｅｎｅｒｇｙ??
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单一波长的可见光称为单色光，如果两种不同颜色的单色光按照一定的强度比混??合可以得到白光，那么这两种单色光就可以称为互补色光，这种现象称为光的互??补。图１．３给出了不同颜色可见光的波长及其互补色光。??７６０?：?４００??ｒｅｄ?ｖｉｏｌｅｔ??ｂｌｕｅ??５９７＾＼?＾＾４９２??ｙｅｌｌｏｖｖｘ＾＾ｇｒｅｅｎ??５７７??图１．３不同颜色可见光的波长范围及其互补色光??Ｆｉｇ．?１．３?Ｔｈｅ?ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?ｒａｎｇｅ?ｏｆ?ｖｉｓｉｂｌｅ?ｌｉｇｈｔ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｃｏｌｏｒｓ?ａｎｄ?ｔｈｅ?ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ??ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ?ｌｉｇｈｔ．??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]All-solid-state electrochromic devices based on WO3‖NiO films: material developments and future applications[J]. Ding Zhou,Dong Xie,Xinhui Xia,Xiuli Wang,Changdong Gu,Jiangping Tu. Science China（Chemistry）. 2017(01)
本文编号：3113641
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