一種天然準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)光敏燃料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種天然準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)光敏燃料的制備方法，屬于燃料電解質(zhì)制備技術(shù)領(lǐng)域。針對目前液體電解質(zhì)極性強(qiáng)、粘度低，很容易揮發(fā)和泄漏，而固態(tài)電解質(zhì)傳輸效率較低，無法滿足太陽能電池對電解質(zhì)的需求的問題，提供了一種通過將天然田箐膠與高碘酸鉀攪拌混合制備得交聯(lián)田箐膠，隨后通過天然凝膠電解質(zhì)進(jìn)行交聯(lián)制備準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)光敏燃料，通過降低電解質(zhì)流動性，降低電解質(zhì)的溶劑揮發(fā)，改善封裝穩(wěn)定性，本發(fā)明制備的天然準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)光敏燃料組裝的DSSC太陽能電池傳輸效率高，光電轉(zhuǎn)化效率高達(dá)0.085%，且原料易得，綠色環(huán)保無污染。
【專利說明】
一種天然準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)光敏燃料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明公開了一種天然準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)光敏燃料的制備方法，屬于燃料電解質(zhì)制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]燃料電池已有200年左右的歷史，按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)有不同的分類。常用的分類方法如下:(I)低溫(溫度〈100°C，壓力〈satm)燃料電池。主要是氫-氧燃料電池。這類電池的關(guān)鍵問題是:電極的制作、設(shè)計(jì)、電解液及生成水的管理，一般系統(tǒng)中都需要輔助設(shè)備。(2)中溫(溫度在100—500 0C之間)燃料電池相對低溫燃料電池，中溫燃料電池工作在較大的壓力下，電解質(zhì)主要采用水溶液。增大壓力的目的是:使電解質(zhì)在溫度升高的情況下維持液態(tài)，防止堿性電解液的溶劑損耗，顯然其設(shè)計(jì)和制造就比較復(fù)雜。(3)高溫(溫度在500°C以上)燃料電池主要有熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)。由于溫度很高，這類系統(tǒng)中的輔助設(shè)備很復(fù)雜(如栗、加熱器、冷凝器等)。因此應(yīng)用的范圍也受到一定的限制。
[0003]液體電解質(zhì)具有擴(kuò)散速率快、組成成分易于設(shè)計(jì)和調(diào)節(jié)、電池光電轉(zhuǎn)換效率高以及對納米T12多孔薄膜浸潤好等優(yōu)點(diǎn)，而一直作為DSSC有效的空穴傳輸材料。由于由無機(jī)鹽和碘溶于強(qiáng)極性、低粘度的有機(jī)溶劑組成的液體電解質(zhì)對納米多孔膜的滲透性好，氧化還原電對擴(kuò)散快等優(yōu)點(diǎn)，染料敏化太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的最高記錄都是在基于有機(jī)溶劑電解質(zhì)，特別是高揮發(fā)性有機(jī)溶劑電解質(zhì)的太陽電池中獲得的。但這些有機(jī)溶劑極性強(qiáng)、粘度低，很容易揮發(fā)和泄漏，導(dǎo)致DSSC不穩(wěn)定。而固態(tài)電解質(zhì)傳輸效率較低，無法滿足太陽能電池對電解質(zhì)的需求，所以制備一種準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)很有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題:針對目前液體電解質(zhì)極性強(qiáng)、粘度低，很容易揮發(fā)和泄漏，而固態(tài)電解質(zhì)傳輸效率較低，無法滿足太陽能電池對電解質(zhì)的需求的問題，提供了一種通過將天然田箐膠與高碘酸鉀攪拌混合制備得交聯(lián)田箐膠，隨后通過天然凝膠電解質(zhì)進(jìn)行交聯(lián)制備準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)光敏燃料，通過降低電解質(zhì)流動性，降低電解質(zhì)的溶劑揮發(fā)，改善封裝穩(wěn)定性，有效解決了液體電解質(zhì)極性強(qiáng)、粘度低，很容易揮發(fā)和泄漏，而固態(tài)電解質(zhì)傳輸效率較低，無法滿足太陽能電池對電解質(zhì)的需求的問題。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
(I)按質(zhì)量比1: 5，將田箐膠與無水乙醇攪拌混合，在65?70°C下水浴加熱10?15min，隨后用質(zhì)量濃度15%鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH至6.0，隨后保溫加熱25?30min，制備得田箐膠乳液；
(2 )按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量45?50份無水乙醇、15?20份田箐膠乳液、5?1份質(zhì)量濃度10%高碘酸鉀溶液置于三口燒杯中，攪拌混合并滴加質(zhì)量濃度15%鹽酸溶液至pH至5.5后，在65?70°C下水浴加熱I?2h，隨后停止加熱靜置冷卻至室溫，過濾并收集濾餅，用無水乙醇洗滌3?5次，在65?80°C下干燥6?8h，制備得交聯(lián)田箐膠； (3)按質(zhì)量比1:4，將交聯(lián)田箐膠與N-甲基吡咯烷酮攪拌混合，在200?300W下超聲分散10?15min，制備得交聯(lián)田箐膠分散液，隨后按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量45?50份交聯(lián)田箐膠分散液、3?5份碳酸丙稀酯、25?30份聚偏氯乙稀置于三口燒瓶中，攪拌混合并置于70?75°C下水浴加熱2?3h;
(4)待水浴加熱完成后，停止加熱并靜置冷卻至室溫，在65?70°C下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積的1/5，制備得電解質(zhì)凝膠，隨后按質(zhì)量比1:5，將納米氧化鋅顆粒與無水乙醇攪拌混合，在200?300W下超聲振蕩處理10?15min，制備得氧化鋅分散液，再按體積比1:5，將電解質(zhì)凝膠與氧化鋅分散液攪拌混合，在65?70°C下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積的1/8，隨后靜置陳化6?Sh，即可制備得一種天然準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)光敏燃料。
[0006]本發(fā)明的使用方法是:將上述制備的天然準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)裁剪后，將其置于正負(fù)電極之間，形成三明治結(jié)構(gòu)的DSSC，隨后將其壓實(shí)制備得DSSC太陽能電池，本發(fā)明制備的天然準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)光敏燃料傳輸效率較高，制備的DSSC太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率可達(dá)0.085%。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:
(1)本發(fā)明制備的天然準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)光敏燃料組裝的DSSC太陽能電池傳輸效率高，光電轉(zhuǎn)化效率高達(dá)0.085%;
(2)本發(fā)明原料易得，綠色環(huán)保無污染。
【具體實(shí)施方式】
[0008]首先按質(zhì)量比1:5，將田箐膠與無水乙醇攪拌混合，在65?70°C下水浴加熱10?15min，隨后用質(zhì)量濃度15%鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH至6.0，隨后保溫加熱25?30min，制備得田箐膠乳液;按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量45?50份無水乙醇、15?20份田箐膠乳液、5?10份質(zhì)量濃度10%高碘酸鉀溶液置于三口燒杯中，攪拌混合并滴加質(zhì)量濃度15%鹽酸溶液至pH至5.5后，在65?70°C下水浴加熱I?2h，隨后停止加熱靜置冷卻至室溫，過濾并收集濾餅，用無水乙醇洗滌3?5次，在65?80°C下干燥6?8h，制備得交聯(lián)田箐膠;按質(zhì)量比1:4，將交聯(lián)田箐膠與N-甲基吡咯烷酮攪拌混合，在200?300W下超聲分散10?15min，制備得交聯(lián)田箐膠分散液，隨后按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量45?50份交聯(lián)田箐膠分散液、3?5份碳酸丙烯酯、25?30份聚偏氯乙烯置于三口燒瓶中，攪拌混合并置于7 O?7 5 °C下水浴加熱2?3 h;待水浴加熱完成后，停止加熱并靜置冷卻至室溫，在65?70°C下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積的1/5，制備得電解質(zhì)凝膠，隨后按質(zhì)量比1:5，將納米氧化鋅顆粒與無水乙醇攪拌混合，在200?300W下超聲振蕩處理10?15min，制備得氧化鋅分散液，再按體積比1:5，將電解質(zhì)凝膠與氧化鋅分散液攪拌混合，在65?70°C下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積的1/8，隨后靜置陳化6?8h，即可制備得一種天然準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)光敏燃料。
[0009]實(shí)例I
首先按質(zhì)量比1:5，將田箐膠與無水乙醇攪拌混合，在65°(:下水浴加熱101^11，隨后用質(zhì)量濃度15%鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH至6.0，隨后保溫加熱25min，制備得田箐膠乳液;按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量45份無水乙醇、15份田箐膠乳液、5份質(zhì)量濃度10%高碘酸鉀溶液置于三口燒杯中，攪拌混合并滴加質(zhì)量濃度15%鹽酸溶液至pH至5.5后，在65 °C下水浴加熱Ih，隨后停止加熱靜置冷卻至室溫，過濾并收集濾餅，用無水乙醇洗滌3次，在65°C下干燥6h，制備得交聯(lián)田箐膠;按質(zhì)量比1:4，將交聯(lián)田箐膠與N-甲基吡咯烷酮攪拌混合，在200W下超聲分散1min，制備得交聯(lián)田箐膠分散液，隨后按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量45份交聯(lián)田箐膠分散液、3份碳酸丙烯酯、25份聚偏氯乙烯置于三口燒瓶中，攪拌混合并置于70°C下水浴加熱2h;待水浴加熱完成后，停止加熱并靜置冷卻至室溫，在65 °C下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積的1/5，制備得電解質(zhì)凝膠，隨后按質(zhì)量比1: 5，將納米氧化鋅顆粒與無水乙醇攪拌混合，在200W下超聲振蕩處理1min，制備得氧化鋅分散液，再按體積比1:5，將電解質(zhì)凝膠與氧化鋅分散液攪拌混合，在65 °C下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積的1/8，隨后靜置陳化6h，即可制備得一種天然準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)光敏燃料。
[0010]將上述制備的天然準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)裁剪后，將其置于正負(fù)電極之間，形成三明治結(jié)構(gòu)的DSSC，隨后將其壓實(shí)制備得DSSC太陽能電池，本發(fā)明制備的天然準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)光敏燃料傳輸效率較高，制備的DSSC太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率可達(dá)0.085%。
[0011]實(shí)例2
首先按質(zhì)量比1:5，將田箐膠與無水乙醇攪拌混合，在67°C下水浴加熱12min，隨后用質(zhì)量濃度15%鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH至6.0，隨后保溫加熱27min，制備得田箐膠乳液;按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量47份無水乙醇、17份田箐膠乳液、8份質(zhì)量濃度10%高碘酸鉀溶液置于三口燒杯中，攪拌混合并滴加質(zhì)量濃度15%鹽酸溶液至pH至5.5后，在67°C下水浴加熱2h，隨后停止加熱靜置冷卻至室溫，過濾并收集濾餅，用無水乙醇洗滌4次，在72°C下干燥7h，制備得交聯(lián)田箐膠;按質(zhì)量比1:4，將交聯(lián)田箐膠與N-甲基吡咯烷酮攪拌混合，在250W下超聲分散12min，制備得交聯(lián)田箐膠分散液，隨后按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量47份交聯(lián)田箐膠分散液、4份碳酸丙烯酯、27份聚偏氯乙烯置于三口燒瓶中，攪拌混合并置于72°C下水浴加熱2h;待水浴加熱完成后，停止加熱并靜置冷卻至室溫，在67 °C下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積的1/5，制備得電解質(zhì)凝膠，隨后按質(zhì)量比1: 5，將納米氧化鋅顆粒與無水乙醇攪拌混合，在250W下超聲振蕩處理12min，制備得氧化鋅分散液，再按體積比1:5，將電解質(zhì)凝膠與氧化鋅分散液攪拌混合，在67 °C下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積的1/8，隨后靜置陳化7h，即可制備得一種天然準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)光敏燃料。
[0012]將上述制備的天然準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)裁剪后，將其置于正負(fù)電極之間，形成三明治結(jié)構(gòu)的DSSC，隨后將其壓實(shí)制備得DSSC太陽能電池，本發(fā)明制備的天然準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)光敏燃料傳輸效率較高，制備的DSSC太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率可達(dá)0.085%。
[0013]實(shí)例3
首先按質(zhì)量比1:5，將田箐膠與無水乙醇攪拌混合，在67°C下水浴加熱12min，隨后用質(zhì)量濃度15%鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH至6.0，隨后保溫加熱27min，制備得田箐膠乳液;按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量47份無水乙醇、17份田箐膠乳液、8份質(zhì)量濃度10%高碘酸鉀溶液置于三口燒杯中，攪拌混合并滴加質(zhì)量濃度15%鹽酸溶液至pH至5.5后，在67°C下水浴加熱2h，隨后停止加熱靜置冷卻至室溫，過濾并收集濾餅，用無水乙醇洗滌5次，在80°C下干燥8h，制備得交聯(lián)田箐膠;按質(zhì)量比1:4，將交聯(lián)田箐膠與N-甲基吡咯烷酮攪拌混合，在300W下超聲分散15min，制備得交聯(lián)田箐膠分散液，隨后按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量50份交聯(lián)田箐膠分散液、5份碳酸丙烯酯、30份聚偏氯乙烯置于三口燒瓶中，攪拌混合并置于75°C下水浴加熱3h;待水浴加熱完成后，停止加熱并靜置冷卻至室溫，在70°C下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積的1/5，制備得電解質(zhì)凝膠，隨后按質(zhì)量比1: 5，將納米氧化鋅顆粒與無水乙醇攪拌混合，在300W下超聲振蕩處理15min，制備得氧化鋅分散液，再按體積比1:5，將電解質(zhì)凝膠與氧化鋅分散液攪拌混合，在70 V下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積的1/8，隨后靜置陳化8h，即可制備得一種天然準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)光敏燃料。
[0014]將上述制備的天然準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)裁剪后，將其置于正負(fù)電極之間，形成三明治結(jié)構(gòu)的DSSC，隨后將其壓實(shí)制備得DSSC太陽能電池，本發(fā)明制備的天然準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)光敏燃料傳輸效率較高，制備的DSSC太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率可達(dá)0.085%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種天然準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)光敏燃料的制備方法，其特征在于具體制備步驟為: (1)按質(zhì)量比1:5，將田箐膠與無水乙醇攪拌混合，在65?70°C下水浴加熱10?15min，隨后用質(zhì)量濃度15%鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH至6.0，隨后保溫加熱25?30min，制備得田箐膠乳液； (2)按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量45?50份無水乙醇、15?20份田箐膠乳液、5?10份質(zhì)量濃度10%高碘酸鉀溶液置于三口燒杯中，攪拌混合并滴加質(zhì)量濃度15%鹽酸溶液至pH至5.5后，在65?70°C下水浴加熱I?2h，隨后停止加熱靜置冷卻至室溫，過濾并收集濾餅，用無水乙醇洗滌3?5次，在65?80°C下干燥6?8h，制備得交聯(lián)田箐膠； (3)按質(zhì)量比1:4，將交聯(lián)田箐膠與N-甲基吡咯烷酮攪拌混合，在200?300W下超聲分散10?15min，制備得交聯(lián)田箐膠分散液，隨后按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量45?50份交聯(lián)田箐膠分散液、3?5份碳酸丙稀酯、25?30份聚偏氯乙稀置于三口燒瓶中，攪拌混合并置于70?75°C下水浴加熱2?3h; (4)待水浴加熱完成后，停止加熱并靜置冷卻至室溫，在65?70°C下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積的1/5，制備得電解質(zhì)凝膠，隨后按質(zhì)量比1:5，將納米氧化鋅顆粒與無水乙醇攪拌混合，在200?300W下超聲振蕩處理10?15min，制備得氧化鋅分散液，再按體積比1:5，將電解質(zhì)凝膠與氧化鋅分散液攪拌混合，在65?70°C下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積的1/8，隨后靜置陳化6?Sh，即可制備得一種天然準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)光敏燃料。
【文檔編號】H01G9/025GK106098391SQ201610632180
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月4日 公開號201610632180.4, CN 106098391 A, CN 106098391A, CN 201610632180, CN-A-106098391, CN106098391 A, CN106098391A, CN201610632180, CN201610632180.4
【發(fā)明人】陳毅忠, 高玉剛
【申請人】陳毅忠