一种基于水溶性快速反应动力学电对的光电化学储能电池

摘要

本发明提供一种基于水溶性快速反应动力学氧化还原电对的光电化学储能电池，所述电池充电时，利用窄带隙光电极自偏压驱动的光电化学反应(Photoelectrochemical Reaction)实现光能原位转化为化学能，并储存于电池电解液的活性物质中；电池放电时，则发生电化学反应，实现化学能转化为电能。本发明将光电化学电池与液流电池集于一体，克服了太阳能电池无法实现电能储存的不足，同时也拓宽了储能电池单一的充电方式，实现了无需外加偏压辅助的太阳能原位转化、储存及可控利用；采用水溶性、快速反应动力学的氧化还原电对作为活性物质，光电极表面光生载流子的利用率接近100％，同时电池的放电功率密度可高达0.5W/cm²；可以规模化放大，适用不同规模的太阳能-储能-发电过程。

主权项

一种基于水溶性快速反应动力学电对的光电化学储能电池，其特征在于：所述光电化学储能电池充电时，利用窄带隙光电极自偏压驱动的光电化学反应(Photoelectrochemical Reaction)实现光能原位转化为化学能，并储存于电池电解液的活性物质中；电池放电时，则发生电化学反应，实现化学能转化为电能；电池的活性物质存在于电池腔体内的电解液中，光电化学储能电池正极电解液为包含有正极活性物质的酸性水溶液，光电化学储能电池负极电解液为包含有负极活性物质的酸性水溶液；所述光电化学储能电池正极电解液的正极活性物质包含有溴离子、邻苯二酚及其衍生物、2,3‑萘二酚及其衍生物、2,3‑蒽二酚及其衍生物中的一种或者二种以上；所述光电化学储能电池负极电解液的负极活性物质包含有硅钨酸、9,10‑蒽醌及其衍生物中的一种或者二种以上；所述邻苯二酚衍生物为邻苯二酚‑4‑磺酸、邻苯二酚‑3,5‑二磺酸或邻苯二酚‑4‑羧酸；所述2,3‑萘二酚及其衍生物为2,3‑萘二酚‑4‑磺酸、2,3‑萘二酚‑5‑磺酸、2,3‑萘二酚‑6‑磺酸、2,3‑萘二酚‑4‑羧酸、2,3‑萘二酚‑5‑羧酸或2,3‑萘二酚‑6‑羧酸；所述2,3‑蒽二酚及其衍生物为2,3‑蒽二酚‑4‑磺酸、2,3‑蒽二酚‑5‑磺酸、2,3‑蒽二酚‑6‑磺酸、2,3‑蒽二酚‑10‑磺酸、2,3‑蒽二酚‑4‑羧酸、2,3‑蒽二酚‑5‑羧酸、2,3‑蒽二酚‑6‑羧酸或2,3‑蒽二酚‑10‑羧酸；所述蒽醌衍生物为9,10‑蒽醌‑2‑磺酸、9,10‑蒽醌‑2,6‑二磺酸、9,10‑蒽醌‑2,7‑二磺酸或9,10‑蒽醌‑2‑羧酸。