光で充電できる光蓄電池ペーパの基礎研究

可光充电的光子电池纸的基础研究

• 批准号: 15760223
• 负责人: 野見山 輝明
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Kagoshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760223/
• 关键词: 光蓄電池; 酸化チタン; カーボンファイバ; 電気化学インピーダンス; 周波数応答解析(FRA); 等価回路

光蓄電池ペーパは,光で自己充電するシート状の電池デバイスである.本研究では光蓄電ペーパの基礎研究として,光触媒(TiO_2)とカーボンファイバ(CFs)を用いたTiO_2/CFs複合電極による光蓄電特性を調べている.前年度までにTiO_2/CFs複合電極は,CFs電極の等価回路とCFsの表面に担持されたTiO_2による等価回路の直列回路で記述できること,また光励起電子がTiO_2からCFsに移動し電解質中のLiイオンと反応し光蓄電反応がおこることがわかっている.平成16年度は,TiO_2/CFs複合電極の光蓄電反応の等価回路モデルと充放電の時定数の解析から,光蓄電反応の律速要素を見つけ,蓄電電荷量を向上させる方法を見いだすことを目的とした.本年度の実験結果から,電荷移動を律速しているのはTiO_2とCFs間の励起電子の移動であることが示された.さらにTiO_2とCFs間の接合状態はオーミック的であり,光起電力と光蓄電反応の時定数がいずれも数百秒オーダの遅い反応であった.これらの結果からTiO_2とCFs間の電子の移動を律速しているのTiO_2とCFs間の障壁ではなく,蓄電反応,つまりCFs上での電子とLiイオンの反応速度であることがわかった.CFs上での電子とLiイオンの反応速度は,反応の活性化エネルギーと反応サイト数による.よって,CFsの表面改質等により反応の活性化エネルギーの低くし,反応表面積を大きくして反応サイト数を増やすことで,光蓄電電荷量を向上させることができると考えられる.

光存储电池纸是一种利用光自充电的片状电池装置。在本研究中，作为光存储纸的基础研究，我们将使用光催化剂（TiO_2）和碳纤维（CFs）开发使用TiO_2/CFs复合电极的光存储。我们目前正在研究TiO_2/CFs复合电极的性能。还已知光激发电子从TiO_2移动到CFs并与电解质中的Li离子发生反应，从而产生光电存储反应。今年的研究目的是寻找光电存储反应的速率决定因素并找到方法。通过分析反应等效电路模型和充放电时间常数来提高储存电荷量。实验结果表明，限速电荷转移是TiO_2和CFs之间激发电子的转移。此外，TiO_2和CFs之间的结态为欧姆性，光伏力和光电荷的时间常数存储反应都是几百秒量级的缓慢反应。这些结果表明,TiO_2和CFs之间的势垒并不是决定TiO_2和CFs之间电子转移速率的TiO_2和CFs之间的势垒。 ，发现电荷储存反应，即电子与Li离子在CFs上的反应速率。电子与Li离子在CFs上的反应速率取决于反应的活化能和反应位点的数量。因此人们认为，通过表面修饰降低反应活化能、增加反应表面积、增加反应位点数量，可以提高光存储电荷量。