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2014年10月5日 染料敏化光伏电池高效稳定铂镍合金对电极材料的研制

染料敏化太阳能电池这种光化学器件诞生于1991年,经过二十几年的发展与研究,在材料的多样性,大面积制备,高效率等方面取得了一系列惊人的成果,让人们看到了清洁绿色能源的新希望。作为染料敏化电池四个重要的组成部分,光阳极,染料,电解质和对电极,学者对它们进行了长期细致的研究。 本课题组结合自身的研究基础和优势,与国家纳米科学中心唐智勇研究员课题组合作,博士研究生万家炜针对铂镍合金对电极纳米材料进行了系统的研究。 通过化学方法得到了晶化程度优良的铂镍合金材料。通过性能测试和电化学测试发现,在I3-/I-电解质体系中,铂镍合金不仅具备很强的催化活性,还具备优异的化学稳定性和热稳定性,这对电池长期有效地工作具有很重要的意义。合金中镍金属的协同作用,对铂镍合金的催化性能起到了正面影响;另一方面,镍调节了铂镍合金材料的功函数,有利于电子从外电路通过对电极回到电解质中,加速对电解质的还原过程,进一步提高对电极的催化活性。更重要的是,镍替代了四分之一昂贵的铂金属,降低了纯铂对电极的使用成本。 该研究成果被材料界权威期刊,先进材料(Advanced Materials)接受发表。 该工作得到了国家973计划(2011CB933300),国家自然科学基金(61376013)和武汉市科技计划(2013010501010141)的支持。 图(a)基于传统的铂和铂镍对电极的染料电池的光伏曲线;(b)基于4种对电极的循环伏安曲线;(c)基于4种对电极的交流阻抗曲线;(d)基于4种对电极的tafel曲线。

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