Новости

Apr 27, 2024

Характеристика, стабильность и осуществимость долгосрочных

Scientific Reports Volume 12, Номер статьи: 13518 (2022) Цитировать эту статью 1240 Доступов 1 Ссылки 4 Подробности альтметрической метрики В настоящей работе фотогальванические элементы были изучены с помощью

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 13518 (2022) Цитировать эту статью

1240 Доступов

1 Цитаты

4 Альтметрика

Подробности о метриках

В настоящей работе фотогальванические элементы исследованы на предмет фотостабильности и длительного использования электролита на основе сенсибилизатора на основе сырого водного экстракта шпината для сбора солнечной энергии. Кроме того, природа химических компонентов, присутствующих в старом и фоторазложившемся электролите, и их способность генерировать ток также до сих пор не исследованы, в противном случае это имеет большое значение для длительного использования одного и того же электролита в элементах. В более ранних исследованиях было показано устойчивое фотогенерирование тока в течение примерно двух часов из клеток на основе сырого экстракта шпината во время освещения. Однако данных всего за два часа генерации установившегося тока недостаточно, чтобы показать возможность работы с фотогальваническими элементами. Таким образом, чтобы восполнить этот исследовательский пробел, связанный с отсутствием характеристик молекул сенсибилизаторов сырого экстракта шпината и отсутствием исследований по долгосрочному использованию этого электролита (сырой экстракт шпината-поверхностно-активное вещество-восстановитель-щелочь-вода), настоящее обширное исследование было проведено. сделано. Наблюдаемый спектр сырого экстракта шпината напоминает спектр хлорофилл-белкового комплекса, что указывает на то, что он является основным химическим компонентом экстракта, поглощающим свет. Сильная кислота отрицательно влияет на фотогальваническую активность экстракта, а высокий уровень pH благоприятно влияет на физиологическую и фотогальваническую активность экстракта. Спектры освещенного и очень старого раствора сырого экстракта шпината-NaOH-лаурилсульфата натрия (NaLS)-фруктозы фотогальванического электролита показывают незначительное поглощение (540–700 нм) и нулевое поглощение (при 700 нм), что указывает на отсутствие хлорофилла из-за его фотогальванического электролита. -деградация. Когда этот фоторазложенный электролит снова освещается, полученная выходная мощность почти равна мощности, полученной при первом освещении свежего электролита. Наблюдаемый ток в нулевое время и через 2641 ч от того же электролита, используемого в течение длительного времени, составляет 50 мА см-2 и 40 мА см-2 соответственно. Это означает, что свежий сырой экстракт шпината, а также фоторазлагаемый экстракт при высоком pH почти одинаково способны вырабатывать энергию.

Устройство с фотогальваническим элементом преобразует солнечную энергию в солнечную энергию. Фотогальванический элемент состоит из двух электродов, погруженных в раствор электролита на основе фотосенсибилизатора и восстановителя1,2,3,4. Все перспективные солнечные элементы5,6,7, включая фотогальванические элементы, должны быть устойчивыми и долговечными в использовании. Устойчивость и долговечность фотогальванических элементов имеют особое значение, поскольку молекулы фотосенсибилизаторов склонны к фотораспаду. Характеристика, стабильность и возможность длительного использования светопоглощающих химических компонентов электролита сырого водного экстракта шпината имеют первостепенное значение, но они не были научно исследованы в фотогальванике. Фотогальваники в основном сосредоточились на использовании искусственных/синтетических красителей, фотосенсибилизаторов, синтетических восстановителей, синтетических поверхностно-активных веществ и синтетических щелочных/буферных растворов в качестве электролита для сбора солнечной энергии через фотогальванические элементы. Некоторые из известных химических систем синтетический сенсибилизатор-синтетический восстановитель включают в себя: сенсибилизатор тионинового красителя-восстановитель железа8, краситель родамин B-восстановитель фруктозы9, краситель судан-I-восстановитель фруктозы10, краситель бромфеноловый красный-восстановитель ЭДТА11, восстановитель сафранин О-ЭДТА12, толуидиновый синий. краситель-восстановитель глюкозы13, краситель толуидиновый синий-восстановитель Fe(II)14 и краситель Конго красный-восстановитель формальдегида15.

Использование синтетических красителей-сенсибилизаторов противоречит конечной цели обеспечения устойчивости и возобновляемости сбора солнечной энергии. Кроме того, от внимания исследователей также ускользнула характеристика продуктов фотораспада молекул красителя-сенсибилизатора, составляющих электролит, и их значение в генерации тока в клетке. Хотя сообщалось о некоторых исследованиях по использованию устойчивых, возобновляемых и природных ресурсов (таких как экстракт шпината) для сбора солнечной энергии с помощью фотогальванических элементов16,17. Фотогальванические элементы на основе сенсибилизатора сырого водного экстракта шпината (устойчивого, возобновляемого и природного ресурса) - поверхностно-активного вещества лаурилсульфата натрия (NaLS) - восстановителя фруктозы - щелочного электролита NaOH были изучены и опубликованы для преобразования и хранения солнечной энергии при низкой16 и высокой освещенности. интенсивность17. Однако в этих исследованиях не проводилась характеристика светопоглощающих материалов, присутствующих в сыром водном экстракте шпината. Кроме того, природа химических компонентов, присутствующих в старом и фоторазложившемся электролите, и их способность генерировать ток также не исследованы, в противном случае это имеет большое значение для длительного использования того же электролита в элементе. Хотя во время освещения было показано устойчивое фотогенерирование тока в течение примерно двух часов из клеток на основе экстракта сырого шпината. Однако данных только за два часа генерации установившегося тока недостаточно, чтобы показать возможность работы фотогальванических элементов. Таким образом, чтобы заполнить этот пробел в исследованиях, связанный с отсутствием характеристик молекул сенсибилизаторов сырого экстракта шпината и отсутствием исследований по долгосрочному использованию этого электролита (сырой экстракт шпината-поверхностно-активное вещество-восстановитель-щелочь-вода), настоящее обширное исследование сделано.