气电魔术——柔性可编织低浓度瓦斯光燃料电池

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在煤矿生产时,矿井排出的瓦斯与空气混合气中的甲烷浓度较低,难以直接利用,而直接排放又会产生环境问题。同时,长期的矿产资源开发形成了众多的废弃矿井,其包含的大量低浓度瓦斯不断向大气逸散,既浪费资源又污染环境。 低浓度瓦斯的高效清洁利用有着极为广阔的前景,本团队基于基于自主研发的内外型复合电极、独特的同轴纤维状薄膜结构,结合光燃料电池(PFC)与石墨烯(GO)的优异特性,设计了这一款以矿井低浓度瓦斯为燃料的光燃料电池(PFC)。其采用湿法纺丝技术制备弹簧状TiO2纳米粒插层GO纤维作为外部光电阳极,纯GO纤维作为内阴极,精确调控聚乙烯醇(PVA)/H3PO4凝胶电解质厚度,用层层组装技术构建了同轴纤维状PFC器件。测试发现当TiO2/GO复合纤维中TiO2含量达到50%,瓦斯吸附效率达到最高,在0.35V时最大功率密度可达到0.04Wcm-2;电解质厚度为4μm时,电子传输效率均达到最高且可避免电池短路;同时多次对瓦斯降解效率均达到60%以上,稳定性较强。高效发电的同时,GO使得电池具有良好的柔性,可以适应各种规格的器件设备。 这是一款以低浓度瓦斯为燃料的光燃料电池。集先进技术与高度柔性于一身,可适应各种器件设备,高效节能、绿色环保。