[发明专利]一种节能锅炉及其实施方法

说明书

技术领域

本发明属于锅炉领域，更具体涉及一种节能锅炉及其实施方法。

背景技术

锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有染料中的化学能、电能，锅炉输出具有一定热能的蒸汽、高温水等。多用于火车站、船舶、机车和工矿企业等。然而，现有锅炉一般不具有自发电功能，户外使用时不能对太阳能充分利用。另外，能源与环境的可持续发展是当今世界人们面临的主要挑战。随着经济的发展，能源的需求正在不断增长，而传统能源是不可再生的，因此，发展新能源势在必行。太阳能是最具开发潜力的新能源之一，染料敏化太阳能电池(DSSC)是一种有效利用太阳能的光电器件结构，具有转换效率高、制作工艺简单、成本低廉和对环境友好等优点，被视作下一代太阳能电池的替代者。

发明内容

本发明针对背景技术存在的问题，提供一种节能锅炉及其实施方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种节能锅炉，特征在于，在锅炉的外表面安装基于柔性衬底的染料敏化太阳能电池，太阳能电池由如下方法制作而成：

(1)制备TiO₂和NiO混合小粒子

首先合成TiO₂和NiO混合物作为浆料中的纳米胶联剂。

将25wt％的偏钛酸溶解到浓硫酸中，冷却后过滤分离不溶物，将氨水加到滤液中获得沉淀物，再用去离子水清洗沉淀物至完全去除SO₄^2-，用硝酸溶解沉淀物，过滤后，将滤液加热到沸腾，产生沉淀物，在其中加入一定比例的NiO粉末，搅拌混合均匀，即的TiO₂和NiO混合小粒子。

(2)制备工作电极

工作电极采用Ti片，其具有重量轻、柔性好、成本低的特点。

a.取一定尺寸的Ti片，厚度为2.7mm，将其浸渍在0.1M的HCl溶液中，时间为5h，然后用水和乙醇清洗；

b.将得到的TiO₂和NiO混合小粒子分散到盐酸和乙醇的混合液中(体积比1:4)，充分搅拌后得到纳米胶；然后将一定量的P25(含70％锐钛矿，30％金红石)分散到无水乙醇中，得到固含量25wt％的P25悬浮液；将纳米胶加入到P25悬浮液中，充分搅拌得到含混合小粒子的P25浆料，最后采用刮刀法将浆料涂在Ti基底上；

c.将一定量的钛酸正丁酯(TBOT)，以及一定量的P25(含70％锐钛矿，30％金红石)与6ml无水乙醇在密闭容器中搅拌10h，得到含TBOT的P25浆料，然后再次采用刮刀法将该浆料刮涂在Ti片上；

所述浆料TBOT与P25的质量比为0.3；

d.将上述得到的Ti基底在160℃下处理1小时，然后迅速沉浸在0.4mMN719的乙醇溶液中，静置12小时，即的N719敏化柔性工作电极；

(3)制备对电极

对电极采用导电塑料(ITO-PET)，取与Ti基底相同尺寸的ITO-PET，采用磁控溅射一层Pt电极，Pt厚度为3μm；

进一步地，在溅射Pt电极之前，可以对导电塑料进行生物酶处理：

去除基片上的各种油污物，依次放入复合生物酶液，去离子水各超声15min；然后烘干；

所述复合生物酶的成分为：碱性蛋白酶0.5g/L,纤维素酶0.9g/L，多酚氧化酶0.05g/L，其余为去离子水；

(4)器件组装

将以上的工作电极与对电极用夹子加紧，向其间空隙注入液态电解质，组成三明治结构的柔性敏化太阳能电池。其中，电解质组分为0.5MLiI+0.05MI2+0.1M4-丁基吡啶，溶剂为体积比1:1的乙腈与丙烯碳酸脂混合液。

对器件进行测试，测试中所用太阳能模拟器光强为100mWcm^-2(1sun)。

对比了不同参数下，电池的转化效率。

本发明的有益之处在于：

本发明是基于柔性衬底的染料敏化太阳能电池。染料主要作用是吸收太阳光，染料分子由能量较低的基态被激发到激发态，然后激发态电子迅速注入到TiO₂的导带中，并被工作电极收集，通过外电路做功后到达对电极；电解质中的I-可还原染料分子，从而完成电流循环。

工作电极衬底采用Ti片，其具有重量轻、柔性好、成本低的特点，可以应用于非平坦的表面，并且在其上制备的工作电极成膜总质量较好；对电极采用导电塑料(ITO-PET)；工作电极涂覆了TiO₂和NiO混合物浆料，可以更好的吸附染料(N719)。