环保电化学催化剂使用太阳能电池从太阳收获能量

时间：2022-02-28 12:25:35 来源：

来自东京工业大学（东京技术）和Kanazawa大学的研究小组开发了一种环保装置，使用太阳能以高效率催化电化学氧化反应。

由于目前的环境危机和避免不可再生能源（化石燃料）的必要性，绿色能源构成全球热门研究领域。研究人员一直在寻求利用和收获太阳能的方法数十年来，将光线转化为电力的光伏器件是高需求。

自20世纪70年代在油价造成的经济冲击之后，对这些设备的研究已经取得了很大的进展。虽然大多数用于基于硅的太阳能电池的大多数前进，但科学家已经证明了有机光伏器件也可以实现可接受的性能。使用有机材料是有利的，因为它们是可印刷和可涂漆的与硅工艺不同的环保工艺。有机材料也很有品种，可以为每个特定应用来定制它们。

所提出的装置的结构，示出了如何使用产生的孔（H +）来促进硫醇氧化。测量的电流在照明和施加略有潜力下显着增加。

有机光伏太阳能电池由夹在两个不同电极（透明前电极和后电极）之间的“有源层”组成。活动层是魔法开始的地方;从入射光的光子的能量通过碰撞转移到材料的电子，促进它们并将它们设置为运动，留下正电荷的伪粒子，称为“孔”。这些在技术上没有存在，而是可以用来大致描述材料的电气行为。电极的重要性在于，每个必须收集一种类型的这些带状粒子（一个聚集孔和其他电子），以防止它们在有源层中重新组合。电子通过连接到两个电极的外部电路，从光线产生电力。

然而，在电极处收集大量电子和孔并以高效率将光转换为电力是具有挑战性的。一些研究人员提出了直接在有源层附近的化学反应中使用产生的孔或电子是有益的。因此，一个研究团队，包括来自东京Tech和Kanazawa大学的Keiji Nagai博士，提出了一种用于有机光电化学器件的简单制造程序，可以收获太阳能以促进化学氧化反应。

将传统的有机光伏电池移除后电极并加工到收集大量的电子和孔的光电化学器件中。

它们的方法从传统的有机光伏器件开始，该装置可以容易地制造并且其特性是众所周知的，并且机械地去除收集孔的后电极。暴露的活性层涂有ZnPC并浸没在硫醇中，如图2所示。1。由入射光产生的孔直接用于硫醇氧化，其被ZnPC层催化（促进）。激发的电子通过剩余的前电极流出，产生电流。

制造方法的简单性和优点以及收获光能时的测量效率非常有前途。“背部的去除是构建良好特征的光电化学电池的有希望和可重复的技术，”Nagai博士解释说。研究人员还研究了涂覆有ZnPC的活性层的地形和电化学性能，以阐明其催化活性的原理。“在我们的分析中清楚地观察到ZnPC涂层的效果，并由卡泽瓦大学博士博士的有效积累。诸如建议的环境友好的设备提供了更多的方式来从太阳中收获能量，让我们更接近更绿色的未来。

参考：“高性能光秃秃的催化剂由活性有机光伏电池 - 高潜力增益来自可见光”由Keiji Nagai，Takayuki Kuwabara，Mohd Fairus Ahmad，Masahiro Nakano，Makoto Karakawa，Tetsuya Taimad和Kohhin Takhashi，2019年10月1日，化学通信。 DOI：
10.1039 / C9cc04759J

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