【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电解水，具体涉及一种光伏电解水一体化制氢装置。
技术介绍
1、氢能作为一种具有无碳清洁性和高效性特点的二次能源，在国家印发《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》中，氢能被确定为未来国家能源体系的重要组成部分和用能终端实现绿色低碳转型的重要载体。
2、钙钛矿电池作为新型光伏电池，具有高转化效率、低成本、可调节的光学性能、兼容性等特点，近年来备受关注；钙钛矿未达到商业化所需标准，与其薄膜产生的高密度缺陷有关。缺陷会导致钙钛矿太阳能电池光电转化效率降低、寿命缩短、光学性能转变等问题；目前商用催化剂系统在电解水过程中仍需要较高的过电位，这意味着需要更多能量驱动反应，从而导致了系统整体能源转换率降低。
3、因此，本文提出一种光伏电解水一体化制氢装置。
技术实现思路
1、本专利技术采用一体化直接耦合的方式，将钙钛矿太阳能电池与电解水装置连接，目的在于设计提高钙钛矿电池效率和满足系统制氢要求的一种光伏电解水一体化制氢装置。
2、为了达到上述技术效果，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种光伏电解水一体化制氢装置，其特征在于：包括反应盒，等距均匀分布在反应盒侧壁的若干个螺栓，铰连接反应盒侧端的密封盖，设置在密封盖下端的密封垫片，所述反应盒由中部的隔板分隔为阴极室和阳极室，所述隔板外部设置有密封隔膜，固定安装在反应盒外部的单结钙钛矿太阳能电池，固定安装在阴极室内部和阳极室内部的电催化剂及其载体材料，设置在阴极室顶部和阳极室顶部的导线连接
3、所述密封盖上设置有若干个与螺栓相适配的装配孔；
4、所述的电催化剂及其载体材料通过导电胶与导线连接悬挂在腔室内部，所述的电催化剂及其载体浸于电解液中，其与导线连接处不接触电解液。
5、进一步的，所述的阴极室、阳极室、密封盖均采用亚克力材料；所述的电解液为1mol/l的氢氧化钾溶液；所述的密封隔膜为石棉隔膜。
6、进一步的，所述的电催化剂为40-rh-nimn ldh纳米片，其载体材料为泡沫镍。
7、进一步的，所述的钙钛矿太阳能电池，从下到上依次包括ito导电玻璃层，作为空穴传输层的meo-2pacz、cs0.05(fa0.77ma0.23)0.95pb(i0.77br0.23)3钙钛矿、作为钝化层的fbtc、作为电子传输层pcbm、作为阻挡层的bcp和银金属电极层。
8、进一步的，所述cs0.05(fa0.77ma0.23)0.95pb(i0.77br0.23)3钙钛矿的制备流程如下：
9、按摩尔质量比为1～2：15～30：4～8：15.5～31：4.5～9＝csi：fai：mabr：pbi2：pbbr2的比例称取csi、fai、mabr、pbi2和pbbr2；将称取的csi、fai、mabr、pbi2和pbbr2依次加入样品瓶中；然后依次向样品瓶中加入750～850ul的n,n-二甲基甲酰胺溶液和180～220ul的二甲基亚砜溶液，放置在55～65℃的磁力搅拌器上，以480～520rpm转速加热搅拌55～65min，即可制得钙钛矿前驱液。
10、进一步的，所述单结钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
11、s1、清洗ito玻璃片，清洗过程中按序依次加入洗涤剂、异丙醇、无水乙醇和去离子水各超声清洗12～17min，后置于干燥箱中烘干；所述洗涤剂为洗洁精类清洗剂。
12、s2、准备浓度为1.0mg/ml的meo-2pacz溶液,20mg/ml的pcbm溶液，1mg/ml的bcp溶液，不同浓度的fbtc溶液、制备好的钙钛矿前驱液；
13、s3、将干燥完的ito玻璃片放入紫外臭氧仪中处理15～25分钟；
14、s4、在处理后的ito玻璃片上静态旋涂35～45ul的meo-2pacz溶液，采用转速为4800～5200rpm,旋涂28～32s，旋涂完毕后放加热台上80～120℃退火8～12min；
15、s5、然后在meo-2pacz上层动态旋涂45～55ul的钙钛矿前驱液，采用两步反溶剂法，旋涂完毕后放加热台上80～120℃退火25～35min；
16、s6:在钙钛矿前驱液上层动态旋涂45～55ul不同浓度的fbtc溶液，采用转速为3800～4200rpm,旋涂28～32s，旋涂完毕后放加热台上80～120℃退火8～12min；
17、s7、然后依次动态旋涂35～45ul的pcbm和6～8ul的bcp溶液，两者分别采用1300～1700rpm转速转48～52s，5800～6200rpm转速转23～27s，旋涂完毕后静置；
18、s8、用镊子刮掉部分活性层露出电极，而后在真空镀膜仪内镀的电极ag。
19、进一步的，s5中，不同浓度的fbtc溶液的浓度分别为1mg/ml、2mg/ml和3mg/ml。
20、进一步的，s5中，两步反溶剂法具体步骤如下：
21、第一步：以1000～1200rpm转速、2～4s旋涂时间，1900～2100rpm/s加速度静态旋涂钙钛矿前驱液；
22、第二步：以5500～6500rpm转速、30～40s旋涂时间，2800～3200rpm/s加速度静态旋涂钙钛矿前驱液，并在倒数8～12s时动态滴加140～160ul氯苯。
23、本专利技术的有益效果是：
24、(1)、本专利技术中，采用钝化工程策略，使得电池串联电阻减小，复合电阻增大，载流子的传输和提取能力增强，有利于抑制非辐射复合，从而减少开路电压损失，这为光伏一体化制氢创造了极好的条件；
25、(2)、本专利技术中，在苯并噻吩羧酸有机物作用下，钙钛矿的晶体生长延缓,促使钙钛矿的晶粒尺寸增大，缺陷密度降低；
26、(3)、本专利技术中，苯并噻吩羧酸有机物中的羧酸基团疏水性极强，并能够和a位阳离子结合成强氢键，有效阻挡水分子的入侵，提高器件的稳定性；
27、(4)、本专利技术中，使用的电催化剂40-rh-nimn ldh纳米片具有更大的表面积，有助于提高水分解的反应速率，确保系统的稳定运行。同时，在低电压作用下，电流密度快速上升，显示出低过电位特性，有助于提高电解水制氢的经济性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种光伏电解水一体化制氢装置，其特征在于：包括反应盒，等距均匀分布在反应盒侧壁的若干个螺栓，铰连接反应盒侧端的密封盖，设置在密封盖下端的密封垫片，所述反应盒由中部的隔板分隔为阴极室和阳极室，所述隔板外部设置有密封隔膜，固定安装在反应盒外部的单结钙钛矿太阳能电池，固定安装在阴极室内部和阳极室内部的电催化剂及其载体材料，设置在阴极室顶部和阳极室顶部的导线连接孔，所述阴极室侧面和阳极室侧面设有气体排气孔和加液孔；
2.根据权利要求1所述的一种光伏电解水一体化制氢装置，其特征在于，所述的阴极室、阳极室、密封盖均采用亚克力材料；所述的电解液为1mol/L的氢氧化钾溶液；所述的密封隔膜为石棉隔膜。
3.根据权利要求1所述的一种光伏电解水一体化制氢装置，其特征在于，所述的电催化剂为40-Rh-NiMn LDH纳米片，其载体材料为泡沫镍。
4.根据权利要求1所述的一种光伏电解水一体化制氢装置，其特征在于，所述的钙钛矿太阳能电池，从下到上依次包括ITO导电玻璃层，作为空穴传输层的MeO-2PACz、Cs0.05(FA0.77MA0.23)0.95Pb(I0.
5.根据权利要求4所述的一种光伏电解水一体化制氢装置，其特征在于，所述Cs0.05(FA0.77MA0.23)0.95Pb(I0.77Br0.23)3钙钛矿的制备流程如下：
6.根据权利要求1所述的一种光伏电解水一体化制氢装置，其特征在于，所述单结钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种光伏电解水一体化制氢装置，其特征在于，S5中，不同浓度的FBTC溶液的浓度分别为1mg/ml、2mg/ml和3mg/ml。
8.根据权利要求6所述的一种光伏电解水一体化制氢装置，其特征在于，S5中，两步反溶剂法具体步骤如下：
...【技术特征摘要】
1.一种光伏电解水一体化制氢装置，其特征在于：包括反应盒，等距均匀分布在反应盒侧壁的若干个螺栓，铰连接反应盒侧端的密封盖，设置在密封盖下端的密封垫片，所述反应盒由中部的隔板分隔为阴极室和阳极室，所述隔板外部设置有密封隔膜，固定安装在反应盒外部的单结钙钛矿太阳能电池，固定安装在阴极室内部和阳极室内部的电催化剂及其载体材料，设置在阴极室顶部和阳极室顶部的导线连接孔，所述阴极室侧面和阳极室侧面设有气体排气孔和加液孔；
2.根据权利要求1所述的一种光伏电解水一体化制氢装置，其特征在于，所述的阴极室、阳极室、密封盖均采用亚克力材料；所述的电解液为1mol/l的氢氧化钾溶液；所述的密封隔膜为石棉隔膜。
3.根据权利要求1所述的一种光伏电解水一体化制氢装置，其特征在于，所述的电催化剂为40-rh-nimn ldh纳米片，其载体材料为泡沫镍。
4.根据权利要求1所述的一种光伏电解水一体化制氢装置，其特征在于，所述的钙...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱焘，祝星，张良，李志山，王国华，洪彰华，秦川，俞希熹，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。