新型锂碘水溶液太阳能电池有望实现节能

俄亥俄州立大学的研究人员已经创建了一个将锂碘电池和太阳能电池相结合的新系统-锂碘水溶液太阳能电池。据研究人员称，与传统的锂碘电池相比，新的电池系统有望节省近20％的能源。

有趣的是，据相关人士称，这项新工作旨在作为一种可广泛应用于其他金属氧化还原液流电池系统的设计。

新系统由染料敏化的TiO2光电极和锂碘氧化还原液流电池组成，通过基于I3- / I-的阴极电解液，可同时转换+储存太阳能。在充电过程中，“ I-离子被光电化学氧化为I3-，从而收集太阳能并将其存储为化学能。”

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Li-1SFB可以在1个太阳AM 1.5光照下以2.90V的电压充电-低于其3.30V的放电电压。与传统的Li-I电池相比，降低充电电压可节省近20％的能量。

Li–I SFB具有三电极配置：金属锂阳极，Pt对电极（CE）和染料敏化的TiO2光电极（PE）。CE和PE都与流动的阴极液接触，该阴极液存储在连接到阴极液室的容器中，并使用蠕动泵泵送通过设备。

锂阳极和I3-/-I-阴极电解质之间用一块陶瓷锂离子导电膜隔开，该膜允许在每一侧使用不同的溶剂。放电过程与传统的Li-I电池相似，在阳极侧将Li电化学氧化为Li +，在CE侧将I3-还原为I-会产生电流。

但是，计费过程不同。在新的Li-I SFB中，外部电压施加在Li阳极和染料敏化的TiO2 PE上。照明后，化学吸附在TiO2半导体表面上的染料分子被光激发，并将电子注入TiO2的导带中。然后，I–至I3–的氧化通过再生氧化的染料分子而发生。Li +离子穿过陶瓷膜并在阳极侧还原为金属Li，从而完成整个充电过程。

在3.6 V的截止电压下，带有0.100 mL阴极电解液的太阳能电池可以在16.80 h内被光充电至32.6 Ah L–1的容量：它的理论容量的91％（35.7 Ah L–1）。作者指出，该值接近文献中常规Li–I电池的容量。Li–I SFB也显示出良好的可循环性。通过连续循环，初始充电电压至少保持25个周期稳定。

研究人员现在计划继续研究这项技术，目的是提高效率，甚至可能将太阳能对电池的贡献提高到100％（高于20％）。

这项新研究在《美国化学学会杂志》上发表的一篇新论文中进行了详细介绍。