光伏析氢用碳基复合纳米材料的制备及性能研究

来源 :清华大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaosanhuah
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
太阳能和氢能是两种重要的可再生清洁能源,联合太阳能发电、电解水制氢是充分利用太阳能、实现可再生能源制氢的有效手段。目前存在的挑战是,在太阳电池中,传统的电极材料导电性与透光率难以兼顾,常用的透明电极材料如氧化铟锡(ITO)又面临含稀有元素、脆性、容易离子迁移等问题;在电解水制氢中,人们开发了过渡金属二硫化物等资源丰富的材料,希望减少对常用铂基贵金属析氢催化剂的依赖,然而目前报道的过渡金属二硫化物基催化剂存在基面催化活性差、电子传输阻力大、活性边缘位点暴露困难等问题。碳基纳米材料具有优异的物理、化学性质,有望作为新型电极材料和协同增强材料,应用到光电、电氢转换领域中。本论文采用常压化学气相沉积法研究了石墨烯和碳纳米管薄膜的可控制备工艺,优化了碳基电极在太阳电池中的光电转换性能,采用静电纺丝加硫化热处理两步法,研究了碳基过渡金属二硫化物复合析氢催化剂(WS2/C和MoS2/C)的结构调控及性能提升策略,进而将太阳电池与析氢电解池串联,构建了碳基光伏析氢系统。研究发现:(1)以大面积、高质量的石墨烯和碳纳米管薄膜同时作为正极、负极,组装半透明、柔性全碳电极有机太阳电池,研究并探讨了碳基电极的界面及载流子收集、传输性能,电池开路电压可达0.62V,优于ITO对照组器件(0.48 V)。(2)通过调节制备参数和纯化后处理,优化了石墨烯和碳纳米管薄膜的光电性能,进一步提高了透光率、降低了面电阻,所构建的碳/硅混合太阳电池的光电转换效率达到了7.0%,可与常用贵金属膜电极器件相比。(3)通过等离子预处理和添加造孔剂的方法,实现了对WS2/C和MoS2/C结构和形貌的有效调控,使得WS2或MoS2晶片垂直镶嵌在高比表面的碳纤维上,获得了充分暴露边缘位点、高活性位点密度、高速电子传输通道的碳基复合析氢催化剂,在酸性电解质中,催化性能优异,过电位为400 mV时,析氢电流密度达到了675 mA/cm2,与工业电解水制氢目标接近,并通过理论计算和动力学分析,揭示了复合结构的生长机制和催化机理。将碳基混合太阳电池与析氢电解池连接,以WS2/C和MoS2/C作为析氢催化电极,实现了碳基非贵金属光伏析氢系统的搭建,太阳能-氢能的转换效率为4.4%4.6%。
其他文献
粮食直接补贴制度,是我国农产品流通体制的深刻变革,标志着我国对种粮农民的直接补贴机制的建立,农民种粮的积极性普遍高涨,粮食实现了大幅增产,农民收入增长幅度明显提高。但也存
[目的]探讨超声对血流动力学状态的评估与急性肾损伤的相关性。[方法]观察性研究2017年8月1日至2018年3月31日入住昆明医科大学第二附属医院重症医学科诊断为脓毒症或脓毒性
目的总结重症脓毒症的中医证候的临床特征。方法将本课题组前瞻性收集的410例包含中医信息的重症脓毒症的患者临床资料进行分析,统计各项证候发生的频数。结果重症脓毒症410
鉴于房地产的区域固定性,不同地区的房地产市场具有不同的发展轨迹和运行特点。在现行房地产业高速发展的背景下,充分认识房地产市场的这种区域差异性,探讨其影响因素、形成
目的:通过对气郁痰滞,心虚胆怯型失眠症的病机探讨,并观察气郁痰滞,心虚胆怯型失眠症患者经过高枕无忧汤治疗后匹兹堡睡眠质量指数量表评分以及中医临床症状的改变情况,评价
工业生产现场,因情况复杂存在着众多总线形式,采用同种总线间的设备可以实现信息的交互,不同总线间的设备不能直接进行信息互通,若要采用一种统一的总线形式对现存总线形式进行替换实现起来复杂,且成本高。因此,在不改变现有总线结构下开发一套能进行多种协议转换的设备对于多总线的工业生产现场具有重要意义。本文设计了一种多总线数据转换的方案,并基于此方案进行了系统软、硬件设计,开发出了能够进行多总线数据交换的控制
我国目前正处于城市绿道建设的热潮中,以往人们认为城市绿道的功能主要是交通和游憩功能,造成对城市绿道生态功能的忽视,其植物多样性的价值得不到足够的重视。而城市绿道恰
教师是课堂教学行为的实施主体,教师的教学行为直接影响课堂的教学效果与课堂目标的达成。教学切片诊断作为一种新型的课堂观察模式,旨在对课堂进行专业、细致、深入的观察,促进教师自我反思,优化教师课堂教学行为,提高课堂教学效果。研究旨在结合课堂教学切片诊断模式的相关理论,构建一种有效且适用于高中地理课堂观察的课堂教学行为切片诊断研究模式,并将其应用到地理课堂观察中,以寻求一种新的地理课堂观察方法,改善地理
近年来我国民航客运量的持续增长,发生不安全事件概率也随之增加,公共安全事件越来越受到公众的关注,给民航业安全管理带来许多新的难题,也使得民航业安全管理面临更多新的挑