染料敏化技术在光辅储能体系中的应用与研究

发布时间：2021-02-28 04:34

　　化石能源的快速消耗和随之而来的环境污染问题,越来越影响社会的可持续发展。因此,发展和应用可再生能源就尤为重要。其中太阳能作为最基本、清洁且用之不竭的能量来源,受到人们的广泛关注。而基于染料敏化纳米晶的太阳能电池由于成本低、制备工艺简单和效率高而成为近些年光电转换领域发展的重要方向。然而,由于太阳能本身具有的间歇性和不稳定性等问题,难以通过单一的染料敏化太阳能电池获取连续稳定的能量。因此,为了解决这个问题,需要构建一种兼具光电转化和能量原位存储的新复合电池体系。本论文的工作主要基于染料敏化光电转化技术,设计出了几种光能原位储存的体系,包括兼具废水处理功能的光促燃料电池、基于钠离子储存的光电转化电池、基于氧化还原电解液的光电液流电池和光促产氢系统,主要内容如下:1.基于染料敏化太阳能光电转化技术,构建以有机废水为燃料,利用光生空穴降解废水且同时产生电能的光促燃料电池。该电池结构以染料敏化的Ti02为光阳极,α-Mn02空气电极为光阴极,甲基橙水溶液为模拟污染物。在实验中,当光照强度为100 nw/cm2、甲基橙水溶液浓度为20 mg/L和放电电流密度设定为20 μA/cm2时,该体系在60... 

【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－２中国主要能源消耗量示意图??

１－１可以看出，目前全球能源消耗最多的是化石类能源，在总能源消耗中比例高??达８４％。其中煤炭占比为２８％、石油占比为３４％、天然气资源占据了?２２％。从??图１－２可以看出，自１９９７年开始到２０１５年，中国对煤炭、石油、天然气的使用??量，都呈逐年增加的趋势，而且天然气和煤炭的消耗增长速度尤其明显。??ＧＬＯＢＡＬ?ＥＮＥＲＧＹ?ＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮ?／?ｆ??ｏ，ｌｕｉ?—Ｆ??ＮＡＴＵＲＡＬ?ＧＡＳ??ＲＥＮＥＷＡＢＬＥ??图１－１世界能源消耗种类示意图［Ｕ１??３０００－??＾?２５００－?ｆｔ?＾?＠?Ｓ?Ｐ??％?ａｉ（ｌ｜｜??＾?２０００－?｜?＿?議?＿?疆??ｔ?．；Ｉｆ?ｊ０?ＪＩ??－１５００－?調幾緣錫＿錄＿缀錢■羅??Ｉ?１１?ｉ?；ｉ?４?１?＾?４１?＾??＾?＾?＾?＾?＾?＾?＾?＾?＾?＾?＾?＾?＾?＾?４＂＾?４??图１－２中国主要能源消耗量示意图??经过大量的调查发现，传统的化石类燃料（煤炭石油天然气）在不断消耗的??１??

１．?１．２可再生能源的应用??目前可再生能源主要分为以下几大类，风能、生物质能、地热能、海洋能、??太阳能，氢能等，如图１－３所示。其中风能的能源储备量巨大，每年利用风所产??生的能量相当于上个世纪９０年代初期全世界每年所使用燃料产生能量的几千倍??ｔ２４＿２６Ｌ对于地热能来说，人们对其利用的方式则更为简单，不仅可以直接使用由??地热能产生的温泉，也可以利用地热能进行发电［２７＿２９］。人们对生物质能的开发利??用是仅次于对煤炭石油和天然气的使用。虽然通过生物质能产生的污染较少，且??储备量丰富，分布也很广泛，但是其利用率低成本高［３（）＿３２］。在利用潮汐发电时，??由于工程量较大，前期经济成本投入过高，所以还没有大规模的进行使用［３３＿３５］。??由于氢在宇宙中分布广泛，来源丰富，所以氢能现在被广泛用在燃料和发电系统??ｇ?巾［３６－３８］。??（Ｒｅｉｉｃｗａｂｔｅ?Ｅｍｍ＇?Ｒｅｓ？ｉｔｒｃ＾）????????１一―一—：????????１?￣￣￣Ｉ?ｉ?ｉ?１?１??图１－３可再生新能源的分类示意图ＰＩ??２??

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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本文编号：3055324