多酸用于可在晴雨天发电的双功能染料敏化太阳能电池的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21871041
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0101.元素化学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The all-round sustainable development of renewable energy is the important content of the 13th Five-Year plan of China. Solar cell technology has become the major breakthrough of the science and technology in China. It is one of the important research topics to develop Dye-sensitized Solar Cells (DSSC) with high efficiency and low cost to promote the all-round sustainable development of solar energy. At present, the conventional DSSC can only work in the sunlight, the efficiency of which is almost zero under the extreme conditions especially in the rainy days, so it has more development prospects to develop the battery materials with low cost and high output for generating electricity in the rainy days. Polyoxometalates (POMs), contain a lot of delocalized electrons in their polyoxoanion structures with high electronegativity, which may form the electric double layer with the cations and anions in the rain through the Lewis acid-base electrostatic interactions to generate the electrical signals in the charging and discharging processes, finally producing the continuous current with the continuous raindrops. Simultaneously, POMs have good electronic transmission ability, thermal stability, acid-base stability, adjustable into the hydrophobic materials, and low production cost, which are beneficial for the POMs films to be assembled to the back of the photoanodes or the counter electrodes of the DSSC to achieve the electricity generation in rainy days. In the project, POMs are firstly used in DSSC to generate electricity in rainy days, and used as the low cost counter electrodes to make the bifunctional DSSC simultaneously work at both the sunny and rainy days. It will provide the new growth point for the application of POMs chemistry, and be of great significance for the development and utilization of solar energy and the industrialization of solar cells.
可再生能源的全面可持续发展是我国“十三五”规划的重点内容,太阳能电池技术已成为我国重点突破的科学技术,开发高效低成本染料敏化太阳能电池(DSSC)是促进太阳能全面可持续发展的重要研究课题之一。目前,传统DSSC仅能在有光照射时工作,极端条件下尤其是雨天效率几乎为零,因此开发低成本高输出可在雨天发电的电池材料更具发展前景。多酸,由于其多阴离子结构中含有大量离域电子,具有较高电负性,与雨滴中阴阳离子通过静电相互作用形成双电层,在充放电过程中产生电信号,随着雨滴持续滴落进而产生持续电流。同时多酸具有良好的电子传输能力,热稳定性,酸碱稳定性,可被调变成疏水材料,制备成本较低,有利于组装在电池光阳极或对电极背面实现雨天发电。本课题首次将多酸用于DSSC的雨天发电,并以多酸为低成本对电极构筑晴雨天同时发电的双功能DSSC,将为多酸的应用研究找到新的生长点,对太阳能开发利用与电池走向工业化具有重要意义。

结项摘要

传统太阳能电池仅能在有光照射时工作,极端条件下尤其是雨天效率几乎为零,本项目首次将多酸用于雨天发电,并以多酸为低成本对电极构筑晴雨天同时发电的双功能染料敏化太阳能电池(DSSC),对太阳能开发利用与电池走向工业化具有重要意义。本项目在执行期内发表论文24篇,JCR大类一区8篇,培养硕士13人,博士生4人,开展的主要研究工作如下:首先,我们开发了一种多酸/乙基纤维素复合膜,能同时将风、光、雨等多种低值全天候环境能源转化为电能。最佳的Mo72Cr30/乙基纤维素复合膜在模拟太阳光下的光电响应为176.3 μA W-1,风速为10 m s-1时的平均输出功率为4.48 μW m-2,雨滴滴速为7 mL min-1时的平均输出功率为0.25 μW m-2,太阳光与风、太阳光与雨滴、风与雨滴同时驱动的输出功率密度分别为6.32 μW m-2,0.54 μW m-2和8.71 μW m-2。同时受到太阳光、风和雨滴的驱动,它的平均输出功率密度为17.7μW m-2,其长期耐久性是单独风和雨滴条件的4倍和70倍。同时开展了多酸在DSSC对电极中的系列研究,我们开发了钒取代多酸修饰的缺陷态MoS2,采用各向异性集成策略诱导合成多中心NiFeCoW@NC双功能电催化剂,合成了Keggin型多酸/硫尖晶石八面体异质结构催化剂,多酸衍生的多组分X/W2C@X, N-C纳米电催化剂,超晶格P2Mo18/MoS2@C纳米材料等系列对电极材料用于DSSC,效率最高达到8.85%,优于Pt电极。

项目成果

期刊论文数量(24)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Polyoxometalates-Based Semi-flexible Metal- Semiconductor Triboelectric Nanogenerators for Low Frequency and Small Amplitude Mechanical Energy Harvesting
用于低频和小振幅机械能收集的基于多金属氧酸盐的半柔性金属半导体摩擦纳米发电机
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Chem. Eur. J.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chunhui Ma;Ting Wang;Fengrui Li;Hongyu Guan;Weichao Chen;Lu Zhang;Yuxiao Zheng;Chunlei Wang;Qingxin Tang;Weilin Chen
  • 通讯作者:
    Weilin Chen
Polyoxometalate-Based Metal-Organic Framework/Polypyrrole Composites toward Enhanced Supercapacitor Performance
基于多金属氧酸盐的金属有机框架/聚吡咯复合材料可增强超级电容器性能
  • DOI:
    10.1002/ejic.202100202
  • 发表时间:
    2021-05-18
  • 期刊:
    EUROPEAN JOURNAL OF INORGANIC CHEMISTRY
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Li, Tingyu;He, Peng;Chen, Weilin
  • 通讯作者:
    Chen, Weilin
Highly dispersed redox-active polyoxometalates’ periodic deposition on multi-walled carbon nanotubes for boosting electrocatalytic triiodide reduction in dye-sensitized solar cells
高度分散的氧化还原活性多金属氧酸盐在多壁碳纳米管上的周期性沉积,用于促进染料敏化太阳能电池中的电催化三碘化物还原
  • DOI:
    10.1039/c9qi01486a
  • 发表时间:
    2020-04
  • 期刊:
    Inorg. Chem. Front.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Ting Wang;Ming Xu;Xiaohong Li;Chunlei Wang;Weilin Chen
  • 通讯作者:
    Weilin Chen
Transparent photodetectors based on polyoxometalate modified electrospun ZnO homojunction nanowire intersection arrays
基于多金属氧酸盐改性电纺ZnO同质结纳米线交叉阵列的透明光电探测器
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Mater. Chem. Front.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yuxiao Zheng;Xueying Xu;Fengrui Li;Weilin Chen;Jian Gong;Chunlei Wang
  • 通讯作者:
    Chunlei Wang
Keggin-Type Polyoxometalate-Based ZIF-67 for Enhanced Photocatalytic Nitrogen Fixation
用于增强光催化固氮的 Keggin 型多金属氧酸盐 ZIF-67
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    ChemSusChem
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Xiao-Hong Li;Peng He;Ting Wang;Xiao-Wen Zhang;Wei-Lin Chen;Yang-Guang Li
  • 通讯作者:
    Yang-Guang Li

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其他文献

四种Keggin型多酸纳米材料的制备及其吸附有机染料的性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    无机化学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈维林;刘竹君;徐莎莎;王恩波
  • 通讯作者:
    王恩波

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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