[發明專利]能量轉換裝置和能量轉換方法

有效

• 申請號: 201810325384.2
• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN108400016B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 劉兆閱;任慧慧
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20
• 代理公司: 北京悅成知識產權代理事務所(普通合伙) 11527
• 代理人: 樊耀峰

本發明公開了一種能量轉換裝置和能量轉換方法。與傳統的光電轉換技術不同，本發明的裝置或方法是一種新型能量轉換替代方案。在相同條件下，本發明的能量轉換裝置和方法具有提高的光能轉化的效率，并且使用簡便、省時、成本低。

技術領域

本發明涉及一種太陽能能量轉換裝置和能量轉換方法。

背景技術

社會的發展對于能源的需求越來越大。大量使用傳統的化石能源面臨著能源的枯竭問題，并產生了嚴重的環境問題。面對困境，人們更希望使用低碳、環保和無污染的可再生能源。

光能通常是指以電磁波形式向外傳遞的太陽輻射能量。光能蘊含的能量是極其巨大的。太陽向外釋放能量的功率達到了3.87×10²⁶W。對光能的一種利用形式為光電池。

按照制作材料分類，光電池可分為硅基半導體電池、CdTe薄膜電池、CIGS薄膜電池、染料敏化薄膜電池、有機材料電池等。其中硅電池又分為單晶電池、多晶電池和無定形硅薄膜電池等。這些光電池的基本構造是運用P型與N型半導體接合而成的。其利用P型半導體中的空穴，與N型半導體中的自由電子所形成的電位差來產生電流，所以當太陽光照射時，光能將硅原子中的電子激發出來，而產生電子和空穴的對流，這些電子和空穴均會受到內建電位的影響，分別被N型及P型半導體吸引，而聚集在兩端。此時外部如果用電極連接起來，形成一個光電池回路。

隨著環境保護要求的日益嚴格，開發新清潔能源的需求不斷提高，目前仍然需要具有高轉換率的光電轉換技術。

發明內容

為了解決上述問題，本發明發現通過在太陽能轉換裝置的正負極之間設置不同濃度的鹽溶液可進一步提高太陽能轉換的效率，至少基于此發現完成了本發明。具體地，本發明包括以下內容。

本發明的一方面，提供一種能量轉換裝置，其包括正極、負極、陽離子交換膜、鹽溶液A、鹽溶液B和容器，其中：

所述容器包括兩個腔室和設置于所述兩個腔室之間的陽離子交換膜，所述兩個腔室分別用于容納所述鹽溶液A和所述鹽溶液B，并通過所述陽離子交換膜將所述鹽溶液A和所述鹽溶液B分開；

所述正極與所述鹽溶液A接觸，所述負極與所述鹽溶液B接觸，且所述鹽溶液A的濃度小于所述鹽溶液B的濃度；和

所述容器的至少一部分透明，從而使光透過所述容器到達所述負極。

根據本發明的能量轉換裝置，優選地，所述正極為鉑電極，且所述負極為TiO₂電極。

根據本發明的能量轉換裝置，優選地，所述負極為在碳基片上包覆TiO₂層的電極。

根據本發明的能量轉換裝置，優選地，所述TiO₂層為銳鈦礦型。

根據本發明的能量轉換裝置，優選地，所述鹽溶液A和鹽溶液B分別獨立地選自硫酸鹽、亞硫酸鹽、鹽酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽和碳酸鹽組成的組的鹽的溶液。

根據本發明的能量轉換裝置，優選地，所述鹽溶液A和鹽溶液B分別為硫酸鹽。

根據本發明的能量轉換裝置，優選地，所述鹽溶液A和B的濃度分別為0.5mmol/L～1500mmol/L。

根據本發明的能量轉換裝置，優選地，所述陽離子交換膜為全氟磺酸聚合物膜。

本發明的另一方面，提供一種能量轉換方法，其使用根據本發明所述的裝置進行能量轉換。

本發明的再一方面，提供一種能量轉換方法，其使太陽能轉換裝置的正極與鹽溶液A接觸，使太陽能轉換裝置負極與鹽溶液B接觸，且所述鹽溶液A的濃度小于所述鹽溶液B的濃度，其中所述正極為鉑電極，所述負極為TiO₂電極。