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电化学的基本工作原理简介
点击次数:212 发布时间:2018-06-21
   电化学的基本工作原理简介
  电化学方法作为一种具有简便、快速、准确、灵敏度高等优点的分析检测及表征手段,在科研和生产中占据着较为重要的地位。电化学仪器已在分析实验室中广泛应用。但目前国内分析仪器,尤其是高精尖分析仪器,较大份额仍然依赖进口,一些急需的专用仪器尚属空白。因此进一步开发具有我国自主知识产权的新型电化学传感器、检测器和功能联用接口仪器是当前科技生产的迫切需求。
  随着人类的工业文明得以迅猛发展,由此引发的能源危机和环境污染成为急待解决的严重问题,利用和转换太阳能是解决世界范围内的能源危机和环境问题的一条重要途径。世界上认识到光电化学转换太阳能为电能可能实现的是在1839年发现涂布了卤化银颗粒的金属电极在电解液中产生了光电流,先后提出和建立了一系列有关光电化学能量转换的基本概念和理论,开辟了光电化学研究的新领域。
  光电化学池即通过光阳板吸收太阳能并将光能转化为电能。光阳板通常为光半导体材料,受光激发可以产生电子——空穴对,光阳极和对极(阴极)组成光电化学池,在电解质存在下光阳极吸光后在半导体带上产生的电子通过外电路流向对极,水中的质子从对极上接受电子产生氢气。
  光电化学池中染料敏化纳米晶光电化学电池以其低成本和高效率而成为硅太阳能电池的有力竞争者。染料敏化太阳电池主要由透明导电玻璃、TiO2多孔纳米膜、电解质溶液以及镀铂镜对电极构成的“三明治”式结构。与p-n结固态太阳能电池不同的是,在染料敏化太阳电池中光的吸收和光生电荷的分离是分开的。染料敏化太阳能电池(DSSC)是由二氧化钛多孔膜、光敏化剂(染料)、电解质(含氧化还原电对)、镀铂对电极及导电基板组成的夹层结构。
  光电化学池中染料敏化纳米晶光电化学电池其基本工作原理是:在染料分子的激发态、TiO2导带、SnO2(导电玻璃)导带、Pt(对电极)功函之间存在着一个能级梯度差,当染料分子吸收太阳光其中基态的电子受光激发跃迁到染料激发态能级后,在能级差的驱动下,电子将会迅速转移到TiO2导带中,经纳米晶TiO2膜空间网格的输运进入到SnO2导带,后经外路到达对电极,并与氧化还原电对进行电子交换后,依靠氧化还原电对在氧化态染料和对电极间完成电子转移,从而实现整个光电循环。
  电化学是研究电和化学反应相互关系的科学。电和化学反应相互作用可通过电池来完成,也可利用高压静电放电来实现,二者统称电化学,后者为电化学的一个分支,称放电化学。因而电化学往往专指“电池的科学”。
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