[發(fā)明專利]一種用于染料敏化太陽電池的葉狀生物質(zhì)熱解炭對電極的制備方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201610051029.1 | 申請日： | 2016-01-25 |
| 公開（公告）號： | CN105719840A | 公開（公告）日： | 2016-06-29 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 徐順建;羅玉峰;鐘煒;肖宗湖;羅永平;歐惠;吳歡文 | 申請（專利權(quán)）人： | 新余學(xué)院 |
| 主分類號： | H01G9/20 | 分類號： | H01G9/20;H01G9/042 |
| 代理公司： | 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200 | 代理人： | 安彥彥 |
| 地址： | 338004 江*** | 國省代碼： | 江西;36 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 用于 染料 太陽電池 葉狀 生物 質(zhì)熱解炭 電極 制備 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及新能源技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于染料敏化太陽電池的葉狀生物質(zhì)熱解炭對電極的制備方法。
背景技術(shù)
染料敏化太陽電池自問世以來，因具有較低的制造成本、較高的轉(zhuǎn)換效率以及易于柔性化等特點(diǎn)，從而引起各國研究者和企業(yè)家的關(guān)注。2009年英國G24i公司更是在全球率先推出小功率產(chǎn)品，由光陽極、敏化劑、電解質(zhì)、對電極四部分組成，其中對電極由透明導(dǎo)電玻璃以及沉積其表面的鉑催化層組成(即鉑對電極)，扮演著催化還原電解質(zhì)的重要角色。然而，鉑的使用不僅增加了器件的成本，而且因長時間浸泡在電解質(zhì)中易被腐蝕(生成PI4)，進(jìn)而導(dǎo)致器件穩(wěn)定性下降。此外，鉑催化層相對較高的制備溫度(400℃)限制了其作為柔性對電極的應(yīng)用，即柔性導(dǎo)電高分子基底無法承受400℃的熱處理。
因此，研發(fā)非鉑對電極是染料敏化太陽電池大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化面臨的關(guān)鍵問題，具有十分重要的意義。
在目前研發(fā)的眾多非鉑對電極中，以高催化活性、高化學(xué)穩(wěn)定性、孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)且來源廣泛的多孔炭作為催化層的碳對電極極具應(yīng)用潛力，可參考申請?zhí)枮镃N201110179512的中國發(fā)明專利《一種用于染料敏化太陽電池的高孔隙碳基復(fù)合對電極及其制備方法》以及申請?zhí)枮?01210275384.9的中國發(fā)明專利《一種用于染料敏化太陽電池的碳對電極的制備方法》。然而，多孔炭本身復(fù)雜的合成工藝削弱了碳對電極低成本的優(yōu)勢，常用的多孔碳合成方法有聚合誘導(dǎo)相分離熱解法以及模板法等。此外，用于合成多孔炭的碳質(zhì)前軀體(主要是各類人工合成樹脂)的工藝復(fù)雜性以及相對較差的環(huán)境友好性同樣對碳對電極帶來不利的影響。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種以廢棄的葉狀生物質(zhì)為碳質(zhì)前軀體經(jīng)單步熱解獲得的熱解炭為催化層的用于染料敏化太陽電池的葉狀生物質(zhì)熱解炭對電極的制備方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
一種用于染料敏化太陽電池的葉狀生物質(zhì)熱解炭對電極的制備方法，包括以下步驟：
1)熱解：將超聲清洗后的葉狀生物質(zhì)在N2保護(hù)下進(jìn)行熱解，由室溫升至700～1000℃，保溫1h，完成熱解后隨爐冷卻至室溫，獲得熱解炭；
2)混料：首先將熱解炭進(jìn)行顆粒細(xì)化處理，隨后按1:10～1:25的重量比將熱解炭和乙醇水溶液混合均勻，最后加入熱解炭重量5～15％的粘結(jié)劑，獲得混合漿料；
3)涂層：將混合漿料沉積在導(dǎo)電基底上，形成涂層，涂層厚度為5μm～30μm；
4)干燥：將步驟3)獲得的產(chǎn)物在100～150℃下保溫1～2h，獲得用于染料敏化太陽電池的葉狀生物質(zhì)熱解炭對電極。
所述步驟1)中葉狀生物質(zhì)為松針、桂葉、樟樹葉、棕葉、楓葉、竹葉、楊樹葉、椿樹葉、杉樹葉、紅繼木葉中的一種。
所述步驟1)中由室溫以10℃/min的升溫速率升至700～1000℃。
所述步驟1)中熱解碳的比表面積為20.73～495m2/g。
所述步驟2)中顆粒細(xì)化處理通過球磨完成，球磨的轉(zhuǎn)數(shù)為300～600r/min，球料質(zhì)量比為70:15，球磨時間為2h。
所述步驟2)中將熱解炭和乙醇水溶液混合均勻是通過研磨1h實(shí)現(xiàn)的。
所述步驟2)中乙醇水溶液由無水乙醇和去離子水按1:1～1:2重量比通過攪拌配制而成。
所述步驟2)中粘結(jié)劑為甲基纖維素、乙基纖維素、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素中的一種或幾種。
所述步驟3)中導(dǎo)電基底為透明導(dǎo)電玻璃、金屬基底、碳質(zhì)基底或?qū)щ姼叻肿踊住?/p>
所述步驟4)中采用刮涂法、絲網(wǎng)印刷技術(shù)或噴涂法將混合漿料沉積在導(dǎo)電基底上；金屬基底為鎳基底、不銹鋼304基底、不銹鋼316基底或鈦基底。與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的有益效果為：
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