Name: إلكتروسبينينغ من أقطاب تحفيز ضوئي للخلايا الشمسية توعية صبغ (فيديو) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-06-28T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 30 s
Description: تعلم تصنيع الأقطاب الضوئية لخلايا شمسية توعية صبغية باستخدام تقنية الإلكتروسبينينغ لإنتاج ألياف نانوية غير عضوية أحادية البعد. تعزز هذه الألياف كفاءة امتصاص الضوء ونقل الشحنة مقارنة بالمواد النانوية التقليدية.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

المؤلفين ليس لديهم اعترافات.

1. إعداد السلائف الحل ملاحظة: يرجى الرجوع إلى جميع أوراق البيانات سلامة المواد ذات الصلة (مسس) قبل الاستخدام. العديد من المواد الكيميائية المستخدمة في هذا الإجراء هي ضارة و / أو سامة للبشر. وقد تكون للمواد النانوية مخاطر إضافية مقارنة بنظيرها الأكبر. يرجى استخدام تدابير السلامة المناسبة ومعدات الوقاية الشخصية. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع 5 غرام من التيتانيوم (إيف) ن - بوتوكسيد، 1 غرام من البولي فينيل بيروليدون (بب)، 1 مل من حمض الخليك الجليدي، و 10 مل من الإيثانول المطلق في قارورة عينة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام لوحة التحريك المغناطيسي لخلط الحل حتى أصبحت متجانسة ولا يمكن ملاحظة فقاعات. </li></ol> 2. إليكتروسبينينغ و كالسيناتيون من نانوفيبرز <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد الإبرة المستخدمة في عملية إليكتروسبينينغ عن طريق قطع غيض من إبرة 21 G والصقل عليه باستخدام الصنفرة متوسطة الدرجة حتى طرف مسطح تماما. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جبل الحاجةلي على المتاح 10 مل حقنة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحميل بعض من السلائف الحل في حقنة ووضعه على مضخة حقنة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> التفاف لوحة جامع في رقائق الألومنيوم ووضعه مباشرة أمام طرف الإبرة. ملاحظة: المسافة من الإبرة إلى لوحة يجب أن يكون 20 سم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ربط لوحة جامع على الأرض والإبرة لمصدر الطاقة ذات الجهد العالي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضع الدرع الواقي حول الإعداد. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعيين معدل التدفق على مضخة حقنة إلى 1 مل / ساعة والبدء في ضخ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حالما يظهر بعض الحل على طرف الإبرة، بدوره على مصدر الجهد العالي وتعيينه إلى 15 كيلو فولت. ملاحظة: عند هذه النقطة، والألياف تسير لجمع على لوحة. يتم ترك الإعداد قيد التشغيل لطالما كان ذلك ضروريا لتحقيق سمك المطلوب من حصيرة الألياف. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد الانتهاء من الغزل، إيقاف مصدر الجهد العالي ومضخة حقنة. إزالة احباط من لوحة جامع. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> السماح للألياف بقية سثم تقشرها من رقائق الألومنيوم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع الألياف مقشر في بوتقة ومكان ذلك في فرن غطس. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحلل الألياف عن طريق إنشاء منحدر درجة الحرارة من 5 درجة / دقيقة تصل إلى 500 درجة مئوية وعقد لمدة 2 ساعة لإزالة حماية الأصناف النباتية وإنتاج النقي تيانو 2 نانوفيبر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بمجرد اكتمال عملية التكليس، اترك الفرن مغلقا حتى تصل درجة الحرارة إلى أقل من 80 درجة مئوية لتجنب أي صدمة حرارية، مما قد يؤدي إلى تلف الألياف. </li></ol> 3. تصنيع الكهربائي <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد العجائن <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة 500 ملغ من معجون ثاني أكسيد التيتانيوم إلى 20 مل من الإيثانول في قارورة مستديرة القاع. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في قارورة منفصلة، ​​مزيج 500 ملغ من إليكتروسبون تيو 2 -NFs مع آخر 20 مل من الإيثانول. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يصوتن الحلول لمدة 2 ساعة باستخدام سونيكاتور حمام. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مرة واحدة يتم الحصول على مخاليط موحدة، إضافة 2 مل من التربينيول إلى كل قارورة ويصوتن لأخرى 15 دقيقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تتبخر المذيب من كل من القوارير باستخدام المبخر الدوار للحصول على الطين. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> طبيب بلادينغ وتلبد <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> باستخدام قطع الزجاج الماس، وقطع شريحة زجاجية موصل فتو إلى 2 سم × 2 سم مربع. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تأمين الشريحة فتو إلى منطقة العمل عن طريق وضع شريط لاصق على الشريحة الزجاجية، وترك منطقة 0.4 سم 2 تتعرض في المركز. لتجنب طلاء غير منتظم، ضع الشريط على جانبين متوازيين أولا ثم على اثنين آخرين. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إيداع بضع قطرات من الطين تيو 2 -NP على مركز يتعرض للشريحة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام شفرة حلاقة لنشر الطين بالتساوي على المنطقة المكشوفة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مرة واحدة يتم تحقيق طلاء موحد، إزالة بعناية الشريط اللاصق. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع الشريحة المغلفة في الفرن والملبد في 500 درجة مئوية لمدة 2 ساعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر الخطوات 3.2.2-3.2.6 على نفس الشريحة فتو، وهذه المرة باستخدام الطين تيو 2 -NF بدلا منالجسيمات النانوية، للحصول على فوتوانود. </li></ol></li></ol> 4. نف توصيف <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توصيف سيم <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد عينة ل سيم عن طريق ربط شريط من الشريط الكربون لاصق إلى كعب المجهر. ضع بعناية كمية صغيرة من النانو على الشريط. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جبل كعب على حامل عينة وتحميله في غرفة الصرف من الصك. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد الشروط والمعلمات الصك: تعيين الجهد المتسارع إلى 20 كيلو فولت ومسافة العمل إلى 10 ملم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جمع الصور من العينة، والتأكد من أنها تعرض التشكل العام للمادة. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توصيف زرد <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> طحن بلطف بعض الألياف النانوية في مسحوق ناعم وانتشارها بالتساوي على مرحلة زرد. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحميل العينة في ديفراكتوميتر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد معلمات الاستحواذ: استخدام زاوية بداية من 10 درجة، زاوية نهاية 80 درجة، أدا خطوة حجم 0.015 °. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدء اكتساب البيانات زرد. </li></ol></li></ol> 5. الخلايا الشمسية تلفيق <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> علاج فوتوانود مع محلول مائي من تيكل 4 في 75 درجة مئوية لمدة 45 دقيقة. بعد العلاج، وغسله بالماء منزوع الأيونات وجففه. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توعية فوتوانود عن طريق غمره في حل 0.5 ملم من الروثينيوم صبغ N719 في الايثانول المطلق لمدة 24 ساعة في ظل ظروف مظلمة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع ورقة من فيلم ختم على رأس فوتوانود توعية لتكون بمثابة طوقا بالحرارة بين فوتوانود ومكافحة القطب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع بت المغلفة فتو مكافحة القطب مع حفرة قبل حفر في المركز، على رأس فيلم الختم، بحيث أن كلا الجانبين تواجه بعضها البعض. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تسخين الخلية تجميعها إلى 100 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة لختم طوقا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إيداع بضع قطرات من وسيط الأكسدة، ويتكون من حل من 1-بروبيل -3 ميثيل أميدازوليوم يوديد (0.8 M)، اليود (0.1 M)،و بنزيميدازول (0.3 M) في 3-ميثوكسيبروبيونيتريل، على رأس حفرة قبل حفر من مكافحة القطب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضع الخلية في مجفف فراغ للسماح للوسيط الأكسدة ملء المساحة الداخلية للخلية تجميعها. </li></ol> 6. جف منحنى توصيف <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الحصول على منحنيات جف باستخدام متر مصدر رقمي تحت 100 ميغاواط / سم 2 الإضاءة من مصدر زينون قوس مرت من خلال مرشح AM1.5G. </li></ol>

<ol><li>O'Regan, B., Grätzel, M. <a target="_blank" href="http://www.nature.com/nature/journal/v353/n6346/abs/353737a0.html">A low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films.</a> Nature. 353 (6346), 737-740 (1991).</li>
<li>Lee, C. H., Chiu, W. H., Lee, K. M., Hsieh, W. F., Wu, J. M. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2011/JM/C0JM04099A#!divAbstract">Improved performance of flexible dye-sensitized solar cells by introducing an interfacial layer on Ti substrates.</a> J Mat Chem. 21 (13), 5114-5119 (2011).</li>
<li>Burschka, J., Pellet, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sequential+deposition+as+a+route+to+high-performance+perovskite-sensitized+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Sequential deposition as a route to high-performance perovskite-sensitized solar cells.</a> Nature. 499 (7458), 316-319 (2013).</li>
<li>Ohsaki, Y., Masaki, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dye-sensitized+TiO2+nanotube+solar+cells%3A+fabrication+and+electronic+characterization%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Chem+Chem+Phys%22%5BJournal%5D)">Dye-sensitized TiO2 nanotube solar cells: fabrication and electronic characterization.</a> Phys Chem Chem Phys. 7 (24), 4157-4163 (2005).</li>
<li>Mor, G. K., Shankar, K., Paulose, M., Varghese, O. K., Grimes, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+Photocleavage+of+Water+Using+Titania+Nanotube+Arrays%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Enhanced Photocleavage of Water Using Titania Nanotube Arrays.</a> Nano Letters. 5 (1), 191-195 (2005).</li>
<li>Feng, X., Shankar, K., Varghese, O. K., Paulose, M., Latempa, T. J., Grimes, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vertically+Aligned+Single+Crystal+TiO2+Nanowire+Arrays+Grown+Directly+on+Transparent+Conducting+Oxide+Coated+Glass%3A+Synthesis+Details+and+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Vertically Aligned Single Crystal TiO2 Nanowire Arrays Grown Directly on Transparent Conducting Oxide Coated Glass: Synthesis Details and Applications.</a> Nano Letters. 8 (11), 3781-3786 (2008).</li>
<li>Roy, P., Berger, S., Schmuki, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((TiO2+Nanotubes%3A+Synthesis+and+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">TiO2 Nanotubes: Synthesis and Applications.</a> Angewandte Chemie International Edition. 50 (13), 2904-2939 (2011).</li>
<li>Macdonald, T. J., Xu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.mdpi.com/2079-4991/4/2/256">NiO Nanofibers as a Candidate for a Nanophotocathode.</a> Nanomaterials. 4 (2), 256-266 (2014).</li>
<li>Chuangchote, S., Sagawa, T., Yoshikawa, S. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.2958347?journalCode=apl">Efficient dye-sensitized solar cells using electrospun TiO2 nanofibers as a light harvesting layer.</a> Appl Phys Lett. 93 (3), 033310(2008).</li>
<li>Li, D., Xia, Y. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.200400719/abstract">Electrospinning of Nanofibers: Reinventing the Wheel?</a> Adv Mat. 16 (14), 1151-1170 (2004).</li>
<li>Li, W. J., Laurencin, C. T., Caterson, E. J., Tuan, R. S., Ko, F. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrospun+nanofibrous+structure%3A+A+novel+scaffold+for+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Mat+Res%22%5BJournal%5D)">Electrospun nanofibrous structure: A novel scaffold for tissue engineering.</a> J Biomed Mat Res. 60 (4), 613-621 (2002).</li>
<li>Jia, H., Zhu, G., Vugrinovich, B., Kataphinan, W., Reneker, D. H., Wang, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enzyme-Carrying+Polymeric+Nanofibers+Prepared+via+Electrospinning+for+Use+as+Unique+Biocatalysts%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol+Prog%22%5BJournal%5D)">Enzyme-Carrying Polymeric Nanofibers Prepared via Electrospinning for Use as Unique Biocatalysts.</a> Biotechnol Prog. 18 (5), 1027-1032 (2002).</li>
<li>Mai, L., Xu, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrospun+Ultralong+Hierarchical+Vanadium+Oxide+Nanowires+with+High+Performance+for+Lithium+Ion+Batteries%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Electrospun Ultralong Hierarchical Vanadium Oxide Nanowires with High Performance for Lithium Ion Batteries.</a> Nano Letters. 10 (11), 4750-4755 (2010).</li>
<li>Cai, J., Niu, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-Performance+Supercapacitor+Electrode+Materials+from+Cellulose-Derived+Carbon+Nanofibers%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl+Mat+Interfaces%22%5BJournal%5D)">High-Performance Supercapacitor Electrode Materials from Cellulose-Derived Carbon Nanofibers.</a> ACS Appl Mat Interfaces. 7 (27), 14946-14953 (2015).</li>
<li>Joshi, P., Zhang, L., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2010/EE/c0ee00068j#!divAbstract">Composite of TiO2 nanofibers and nanoparticles for dye-sensitized solar cells with significantly improved efficiency.</a> Energ Environ Sci. 3 (10), 1507-1510 (2010).</li>
<li>Macdonald, T. J., Tune, D. D., Dewi, M. R., Gibson, C. T., Shapter, J. G., Nann, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+TiO2+Nanofiber-Carbon+Nanotube-Composite+Photoanode+for+Improved+Efficiency+in+Dye-Sensitized+Solar+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22ChemSusChem%22%5BJournal%5D)">A TiO2 Nanofiber-Carbon Nanotube-Composite Photoanode for Improved Efficiency in Dye-Sensitized Solar Cells.</a> ChemSusChem. 8 (20), 3396-3400 (2015).</li>
<li>Teo, W. E. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aTeo%2C+WE+%22Electrospinning+parameters+and+fiber+control%22">Electrospinning parameters and fiber control</a>. , 
 <a target="_blank" href="http://electrospintech.com/hb-espinparameters.html ">http://electrospintech.com/hb-espinparameters.html </a> (2015).</li>
</ol>

الكتاب ليس لديهم ما يكشف.

الطرق المعروضة في هذا العمل تصف تلفيق فوتوانوديس نانوفيبروز فعالة للأجهزة تحفيز ضوئي مثل دسس. إليكتروسبينينغ هو تقنية متعددة جدا لتصنيع ألياف النانو، ولكن هناك حاجة إلى مستوى معين من المهارة والمعرفة للحصول على المواد مع مورفولوجيز الأمثل. واحدة من أهم الجوانب للحصول على الألياف النانوية جيدة هو إعداد الحل السلائف: هناك بعض العوامل الرئيسية، مثل تركيز البوليمر الناقل واختيار السلائف التيتانيوم، التي يمكن أن يكون لها تأثير حاسم على الهيكل النهائي من المادة. وتركيز منخفض من البوليمر...

الخلايا الشمسية الصبغية (دسس) هي بديل مثير للاهتمام للخلايا الشمسية القائمة على السيليكون 1 بفضل التكلفة المنخفضة، عملية التصنيع بسيطة نسبيا، وسهولة الإنتاج على نطاق واسع. فائدة أخرى هي إمكاناتها لإدراجها في ركائز مرنة، ميزة واضحة على الخلايا الشمسية القائمة على السيليكون 2 . دسك نموذجي يستخدم: (1) نانوبارتيكولات تيو 2 فوتوانود، توعية مع صبغة، كطبقة الحصاد الخفيفة. (2) فتو المغلفة بت، وتستخدم كقطب مضاد. و (3) بالكهرباء التي تحتوي على زوجين الأكسدة، مثل I - / I 3 - ، وضعت بين القطبين، والعمل ك &quot;المتوسطة حفرة إجراء&quot;. على الرغم من أن دسس قد تجاوزت الكفاءة من 15٪ 3 ، وأداء فوتوانوديس القائم على الجسيمات النانوية لا يزال لا يزال يعوقها عدد من القيود، بما في ذلك بطيئة الإلكترونذ 4 ، وسوء امتصاص الفوتونات منخفضة الطاقة 5 ، وإعادة شحن تهمة 6 . وتعتمد كفاءة جمع الإلكترونات بقوة على معدل نقل الإلكترون عبر طبقة الجسيمات النانوية تيو 2 . إذا كان نشر التهمة بطيئة، واحتمال إعادة التركيب مع I 3 - في حل بالكهرباء يزيد، مما أدى إلى فقدان الكفاءة. وقد تبين أن استبدال نانوبارتيكولات تيو 2 مع أحادي البعد (1D) تيو 2 نانارشيتتوريس يمكن أن تحسن نقل المسؤول عن طريق الحد من تشتت الإلكترونات الحرة من حدود الحبوب من الجسيمات النانوية تيو 2 المترابطة 7 . كما توفر النانو 1D مسار أكثر مباشرة لجمع تهمة، يمكننا أن نتوقع أن النقل الإلكترون في ألياف النانو (نفس) سيكون أسرع بكثير مما كانت عليه في الجسيمات النانوية 8 ، </sup&gt; 9 . إليكتروسبينينغ هي واحدة من الطرق الأكثر شيوعا لتصنيع المواد الليفية مع ميكرون الفرعية أقطار 10 . هذه التقنية تنطوي على استخدام الجهد العالي للحث على طرد طائرة حل البوليمر من خلال سبينريت. بسبب الانحناء الانحناء، وتمتد هذه الطائرة في وقت لاحق عدة مرات لتشكيل ألياف النانو المستمر. في السنوات الأخيرة، وقد استخدمت هذه التقنية على نطاق واسع لتصنيع المواد البوليمرية وغير العضوية، والتي تم استخدامها لتطبيقات عديدة ومتنوعة، مثل هندسة الأنسجة 11 ، الحفز 12 ، والمواد القطب لبطاريات ليثيوم أيون 13 والمكثفات الفائقة 14 . استخدام إليكتروسبون تيو 2 -NFs كطبقة نثر في فوتوانود يمكن أن تزيد من أداء دسس. ومع ذلك، فوتوانوديس مع نانوفيبرولنا الأبنية تميل إلى أن يكون امتصاص الصبغة الفقيرة بسبب القيود مساحة السطح. واحدة من الحلول الممكنة للتغلب على هذا هو خلط نفس والجسيمات النانوية. وقد تبين أن هذا يؤدي إلى طبقات تشتت إضافية، وتحسين امتصاص الضوء والكفاءة الكلية 15 . بروتوكول المقدمة في هذا الفيديو يوفر طريقة سهلة لتجميع أولترالونغ تيانو 2 النانوية من خلال مزيج من إليكتروسبينينغ وتقنيات سول هلام، تليها عملية التكليس. بروتوكول يوضح بعد ذلك استخدام تيو 2 -NFs في تركيبة مع تيان 2 نانوبارتيكولات لتصنيع فوتوانود طبقة مزدوجة مع تعزيز قدرة الضوء تشتت باستخدام تقنيات بلادينغ الطبيب، فضلا عن التجمع اللاحق من دسك باستخدام مثل هذا photoanode.

<table><tbody><tr><td>التيتانيوم (IV) n-butoxide</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>244112</td><td></td></tr><tr><td>Polyvinylpyrrolidone</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>437190</td><td></td></tr><tr><td>حمض الخليك الجليدي</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A6283</td><td></td></tr><tr><td>الإيثانول ، المطلق</td><td>فيشر Scientific</td><td>E / 0650DF / 17</td><td></td></tr><tr><td>20 مل قوارير عينة</td> <td>(أي)</td><td></td> <td>(أو حجم أكبر)</td></tr><tr><td>إبرة 21G يمكن التخلص</td> <td>منها (أي)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>ورق صنفرة P150 حصى</td> <td>(أي) حقنة</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>10 مل يمكن التخلص</td> <td>منها (أي)</td><td></td> <td>(أو حجم أكبر)</td></tr> <tr><td>محرك مغناطيسي + شريط</td> <td>تحريك (أي)</td><td></td><td></td></tr> مضخة <tr><td>حقنة PHD 2000</td><td>جهاز هارفارد</td><td>71-2002</td> <td>(أو أي مضخة حقنة أخرى قادرة على إخراج تدفق 1 مل / ساعة</td></tr><tr><td>من الألومنيوم احباط</td> <td>(أي)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>لوحة تجميع الفولاذ المقاوم</td> للصدأ <td>(مصممة حسب الطلب) مصدر</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>طاقة عالي</td> الجهد <td>Gamma High Voltage Research ، Inc</td><td>ES30P-10W</td> <td>(أو أي مصدر طاقة آخر قادر على إخراج + 15 كيلو فولت</td></tr><tr><td>درع واقي من البولي كربونات</td> <td>(مخصص بنيت) بوتقة</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>سيراميك</td> <td>(أي)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>دثر فرن</td> <td>(أي)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>ثاني أكسيد التيتانيوم ، مسحوق نانوي</td><td>سيجما ألدريتش</td><td>718467</td><td></td></tr><tr><td>50 مل 1 قوارير مستديرة القاع</td> <td>(أي)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>سونيكاتور الحمام</td> <td>(أي)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>المبخر الروتاري</td><td></td> Terpineol Sigma-Aldrich (أي) <td></td><td></td></tr> زجاج <tr><td></td><td></td> FTO Solaronix <td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td>TCO30-10 / LI</td><td></td></tr><tr><td>شريط لاصق</td> <td>(أي)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>شفرة حلاقة</td> <td>(أي)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>SEM</td><td>JEOL</td><td>6500F</td><td></td></tr><tr><td>XRD</td><td>PANalytical &nbsp ؛</td><td>X'pert Pro</td><td></td></tr><tr><td>Titanium Tetrachloride</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>89545</td><td></td></tr><tr><td>Ruthenizer&nbsp; 535-bisTBA</td><td>Solaronix</td><td>N719</td><td></td></tr><tr><td>فيلم الختم</td><td>Dyesol</td><td>Meltonix 1170-25</td><td></td></tr><tr><td>PT المغلفة FTO</td><td>Solaronix</td><td>TCO30-10 / LI</td><td></td></tr><tr><td>1-propyl-3-methylimidazolium يوديد</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>49637</td><td></td></tr><tr><td>اليود</td><td>سيجما ألدريتش</td><td>207772</td><td></td></tr><tr><td>بنزيميدازول</td><td>سيجما ألدريتش</td><td>194123</td><td></td></tr><tr><td>3-Methoxypropionitrile</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>65290</td><td></td></tr><tr><td>مقياس المصدر الرقمي</td><td>Keithley</td><td>2400</td><td></td></tr><tr><td>Solar Simulator</td><td>Abet technologies</td><td>10500</td><td></td></tr></tbody></table>

إلكتروسبينينغ من أقطاب تحفيز ضوئي للخلايا الشمسية توعية صبغ

Electrospinning of Photocatalytic Electrodes for Dye-sensitized Solar Cells

ويوضح هذا العمل بروتوكولا لتصنيع فوتوانود قائم على الألياف للخلايا الشمسية المحسوبة بالصباغة ويتكون من طبقة نثرية خفيفة مصنوعة من ألياف نانوية ثاني أكسيد التيتانيوم إليكتروسبون (تيو 2 -NFs) فوق طبقة حجب مصنوعة من ثاني أكسيد التيتانيوم المتاح تجاريا الجسيمات النانوية (تيو 2 -NPs). ويتحقق ذلك من خلال أول إليكتروسبينينغ حل من التيتانيوم (إيف) بوتوكسيد، بوليفينيلبيروليدون (بب)، وحامض الخليك الجليدي في الإيثانول للحصول على مركب بب / تيو 2 نانوفيبر. ثم يتم تكلس هذه عند 500 درجة مئوية لإزالة حماية الأصناف النباتية والحصول على نقية أناتاس المرحلة نانوفيبرز تيتانيا. وتتميز هذه المواد باستخدام المجهر الإلكتروني المسح (سيم) ومسحوق حيود الأشعة السينية (زرد). يتم إعداد فوتوانود من قبل أولا إنشاء طبقة حجب من خلال ترسب تيو 2 -NPs / الطين التربينيول على الفلور مخدر أكسيد القصدير (فتو) الشريحة الزجاجية باستخدام تقنيات بلادينغ الطبيب. المعالجة الحرارية اللاحقةفي 500 درجة مئوية. ثم يتم تشكيل طبقة نثر الضوء عن طريق إيداع الطين تيو 2 -NFs / تيربينول على نفس الشريحة، وذلك باستخدام نفس التقنية، وتكلس مرة أخرى عند 500 درجة مئوية. يتم اختبار أداء فوتوانود عن طريق تلفيق الخلايا الشمسية توعية صبغة وقياس كفاءتها من خلال منحنيات جف تحت مجموعة من كثافة الضوء الحادث، من 0.25-1 الشمس.

وتميزت النانو تيو 2 باستخدام سيم، الأشعة السينية الضوئية الطيفي (زس)، و زرد. وقد تميزت البنية النانوية من فوتوانود باستخدام سيم. تم اختبار أداء دسك تجميعها باستخدام جهاز محاكاة الطاقة الشمسية وحدة قياس المصدر. وتظهر صورة سيم في الشكل 1A أن الألياف النانوية توليفها باستخدام هذا البروتوكول لديها بنية يسهل اختر...

وكان الهدف العام من هذا المشروع هو استخدام الكهربي لتصنيع فوتوانود مع تحسين الأداء للخلايا الشمسية توعية الصبغة.

This work demonstrates a protocol to fabricate a fiber-based photoanode for dye-sensitized solar cells, consisting of a light-scattering layer made of ...

الهدف العام من هذا العمل هو تصنيع مصعد ضوئي للخلايا الشمسية الحساسة للأصباغ ذات أداء محسن باستخدام الغزل الكهربائي. تعد المواد النانوية رائعة، حيث تظهر خصائص كيميائية وفيزيائية لا يمكن العثور عليها في المواد السائبة المقابلة.ومع ذلك، إذا حاولت صنع جهاز باستخدام المواد النانوية، فقد يصبح الأمر صعباً للغاية. نوضح في هذا الفيديو كيفية تصنيع ألياف نانوية غير عضوية أحادية البعد، واستخدامها في جهاز خلية شمسية. وتؤدي الاتجاهية في الألياف النانوية إلى جعل الأجهزة ذات أداء أفضل بكثير مقارنة بالأجهزة التي تستخدم المواد نانوية البلورات فقط.لتحضير المحلول السلف، ضع 10 milliliters من الإيثانول المطلق، وواحد milliliter من حمض الأسيتيك الجليدي، وخمسة grams من Titanium(II)oxide، وواحد gram من PVP في أنبوب عينة. اخلط المحلول حتى يصبح متجانساً ولا يمكن ملاحظة أي فقاعات. وللحصول على بنية نانوية أحادية البعد، سنستخدم الغزل الكهربائي.تقنية بسيطة ولكنها ذكية تتيح لنا الحصول على ألياف نانوية بطول عدة ميكرومترات وبقطر لا يتجاوز بضع مئات من النانومترات. لتحضير الإبرة المستخدمة في عملية الغزل الكهربائي، قم بقطع طرف إبرة قياس 21 gauge وصنفرته باستخدام ورق صنفرة متوسط الحبيبات حتى يصبح الطرف مسطحاً تماماً. قم بتعبئة المحلول السلائف في المحقنة وثبّتها على مضخة المحاقن.قم بتغليف لوحة التجميع بورق الألمنيوم وضع الدرع الواقي حول التجهيزات. يجب أن تكون المسافة بين الإبرة ولوحة التجميع 20 centimeters. قم بتوصيل المجمع بالأرضي والإبرة بمصدر الطاقة.اضبط معدل تدفق مضخة السرنجة على 1 milliliter per hour، ثم ابدأ عملية الضخ. وبمجرد ظهور بعض المحلول على طرف الإبرة، قم بتشغيل مصدر الجهد العالي واضبطه على 15 kilovolts. وفي هذه المرحلة، ستبدأ الألياف في التجمع على اللوح.يمكن ترك هذه العملية مستمرة للمدة اللازمة للوصول إلى السماكة المطلوبة لحصيرة الألياف. بعد اكتمال عملية الغزل، قم بإيقاف تشغيل مصدر الجهد العالي وأزل الرقاقة من لوحة التجميع. إن ترك الألياف لترتاح طوال الليل يسهل عملية تقشيرها عن لوحة التجميع.ضع الألياف المقشرة في جفنة ثم ضعها في فرن مع رفع درجة الحرارة بمعدل خمس درجات في الدقيقة، وصولاً إلى 500 درجة لمدة ساعتين لإزالة PVP وإنتاج ألياف نانوية من TiO2 نقي. يتطلب تصنيع الأنود الضوئي وضع طبقة مشتتة للضوء تتكون من ألياف نانوية من ثاني أكسيد التيتانيوم فوق طبقة حاجزة مكونة من جسيمات نانوية من ثاني أكسيد التيتانيوم متوفرة تجارياً. وهذا أمر ضروري لمنع تراكم الشحنات مع الركيزة.ابدأ بإضافة 500 milligrams من جسيمات ثاني أكسيد التيتانيوم النانوية إلى 20 mils من الإيثانول في دورق مستدير القاعدة. وفي دورق منفصل، اخلط 500 milligrams من ألياف ثاني أكسيد التيتانيوم النانوية المغزولة كهربائياً مع 20 mils أخرى من الإيثانول. قم بمعالجة المحاليل بالموجات فوق الصوتية لمدة ساعتين باستخدام جهاز سونيكيتور حمامي.بمجرد الحصول على خلائط متجانسة، أضف 2 mils من التيربينول إلى كل دورق، ثم قم بعملية السونكة لمدة 15 دقيقة أخرى. وأخيراً، قم بتبخير المذيب باستخدام مبخر دوار للحصول على المعلقات. وباستخدام قاطع زجاج ماسي، اقطع شريحة FTO إلى مربع بمقاس اثنين في اثنين سنتيمتر.ضع شريطاً لاصقاً على الشريحة الزجاجية، مع ترك منطقة بمساحة 0.4 سنتيمتر مربع مكشوفة في المركز. ضع بضع قطرات من ملاط جزيئات ثاني أكسيد التيتانيوم النانوية في مركز الشريحة الزجاجية. استخدم شفرة حلاقة لتوزيع الملاط بالتساوي على المنطقة المكشوفة.بمجرد تحقيق طبقة طلاء متجانسة، قم بإزالة الشريط اللاصق بعناية. ثم تُوضع المصاعد الضوئية في فرن وتُثبت في المنتصف عند 500 درجة لمدة ساعتين. كرر العملية على نفس الشريحة الزجاجية، مع استخدام ملاط الألياف النانوية هذه المرة لترسيب طبقة تشتيت الضوء.يتم تسخين المصعد الضوئي المركب مرة أخرى عند 500 درجة لمدة ساعتين. ولتوصيف الألياف النانوية، سنستخدم المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) وحيود الأشعة السينية (XRD)، ومن ثم لاختبار أداء الألياف النانوية، سنقوم بدمجها في خلية شمسية صبغية. ولتحضير العينة للفحص بالمجهر الإلكتروني الماسح، قم بتثبيت شريط من شريط الكربون اللاصق على قاعدة المجهر.ثم ضع كمية صغيرة من الألياف النانوية بعناية على الشريط. ثبّت القاعدة على حامل العينات ثم أنزلها في غرفة التبادل الخاصة بالجهاز. اضبط ظروف ومعايير الجهاز وفقاً لذلك.قم بجمع صور للعينة، مع التأكد من أنها توضح المورفولوجيا العامة للمادة. وتظهر صور SEM أن الألياف ذات بنية مسامية وتمتلك نسبة عرض إلى طول عالية. ولتحضير المادة لتوصيف حيود الأشعة السينية، قم بطحن بعض الألياف النانوية برفق لتحويلها إلى مسحوق ناعم ووزعها بالتساوي على منصة XRD.قم بتحميل العينة في جهاز حيود الأشعة السينية. اضبط معاملات الاستحواذ وابدأ في جمع البيانات. يظهر مخطط الحيود سلسلة من القمم التي تتوافق مع طور الأناتاز لثاني أكسيد التيتانيوم.لتحضير الخلية الشمسية، يتم أولاً معالجة المصاعد الضوئية من TiO2 بمحلول مائي من TiCl4 عند درجة حرارة 75 °C لمدة 45 دقيقة. بعد المعالجة، تُغسل المصاعد الضوئية بالماء المتأين. تُجفف المصاعد، ثم تُحسس في محلول من Ruthenizer N719 والإيثانول المطلق لمدة 24 ساعة في ظروف مظلمة.تُغسل المصاعد الضوئية المحسسة بالإيثانول لإزالة جزيئات الصبغ الزائدة من سطح المصعد الضوئي TiO2. ويُستخدم فيلم الختم كحاشية لدنة بالحرارة بين القطب المقابل والمصاعد الضوئية. كما تُستخدم أقطاب مقابلة من FTO المطلية بالبلاتين لجميع الخلايا الشمسية.يتم تسخين الخلايا الشمسية المجمعة إلى 100 °C لمدة 15 دقيقة لإغلاق الحاشية. يُضاف وسيط أكسدة واختزال إلى الحيز الداخلي للخلايا الشمسية عن طريق التعبئة بالتفريغ. يتم الحصول على منحنيات J-V باستخدام Keithley 2400 Digital SourceMeter تحت إضاءة بقدرة 100 mW/cm² من مصدر قوس زينون يمر عبر مرشح AM 1.5 G.يتم معايرة مستوى الإضاءة لمصدر الضوء باستخدام خلية مرجعية من السيليكون أحادي البلورة. لقد أوضحنا لكم في هذا الفيديو كيفية تصنيع خلايا شمسية حساسة للصبغة باستخدام ألياف نانوية غير عضوية. وبالإضافة إلى هذا التطبيق، هناك العديد من الإمكانيات الأخرى.على سبيل المثال، البطاريات، والأقطاب الكهربائية الشفافة، والمرشحات النشطة، وغيرها. إذا كنتم ترغبون في معرفة المزيد من التفاصيل، يرجى الاطلاع على منشوراتنا. آمل أن تكونوا قد استمتعتم واستفدتم من هذا الفيديو، ويرجى التواصل معنا إذا كان لديكم أي سؤال أو كنتم ترغبون في تقديم أي ملاحظات.

electrospinning-photocatalytic-electrodes-for-dye-sensitized-solar

Research

JoVE Journal

Engineering

الهندسة

وتتناول عملية electrospinning البوليمرات للهندسة الأنسجة والخلايا الثقافة في هذه المقالة. على وجه التحديد ، هو وصفها electrospinning من macromers photoreactive مع قدرات معالجة إضافية من photopatterning وelectrospinning متعددة البوليمر.

Electrospinning السقالات بوليمر الليفية للهندسة الأنسجة والخلايا الثقافة

Electrospinning تقنيات يمكن إنشاء مجموعة متنوعة من السقالات nanofibrous للهندسة الأنسجة أو غيرها من التطبيقات. نحن هنا وصف إجراء لتحسين المعلمات من الحل electrospinning والأجهزة للحصول على الألياف مع التشكل المطلوب ، والمحاذاة. وتعرض أيضا المشاكل المشتركة وأساليب حل المشاكل.

Electrospinning أساسيات : الحل الأمثل ومعلمات جهاز

تم إنتاج جهاز متكامل، ودمج خلية والثلاثي، الثلاثي الشمسي إبادة يصل التحويل حدة صباغة توعية، وتكفل تعزيز حصاد الضوء، من باب أوسع من الطيف الشمسي. تحت مستويات متواضعة التشعيع وقد أظهرت استجابة معززة إلى حد كبير في فوتونات الطاقة منخفضة، مما أسفر عن رقم قياسي الجدارة للخلايا الشمسية توعية صباغة.

دمج ثلاثية-ثلاثية الابادة نظام يصل التحويل إلى تعزيز صبغ توعية للاستجابة الخلايا الشمسية لذات فجوة الحزمة الفرعية الخفيفة

تبحث هذه الورقة في مدى ملاءمة الطباعة النافثة للحبر لتصنيع الخلايا الشمسية الحساسة للصبغة. تمت صياغة حبر TiO2 النانوي الخالي من المواد الرابطة وطباعته على ركيزة زجاجية FTO. تم تصنيع الطبقة المطبوعة في خلية بمساحة نشطة 0.25 سم2 وكفاءة 3.5٪.

الطباعة الرقمية من ثاني أكسيد التيتانيوم للخلايا الشمسية صبغ الحساس

يوضح هذا البروتوكول كيفية تحقيق حساسية الكشف عن المولار الفيمتو للبروتينات في 10 ميكرولتر من الدم الكامل في غضون 30 دقيقة. يمكن تحقيق ذلك باستخدام حصائر الألياف النانوية المغزولة كهربائيا المدمجة في مختبر على قرص ، والتي توفر مساحة سطح عالية بالإضافة إلى الخلط والغسيل الفعالين لتحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء.

تماما الجهاز الآلي الطرد المركزي ميكروفلويديك للكشف عن البروتين فائق الحساسية من الدم الكامل

وقد أدرجنا مباشره صبغه العضوية ستيبيني القائم في الاساسيه cobaloxime لتوليد صبغي مزدوج فوتوسنزيتيزر محفز لإنتاج الضوئية H2 . وقد وضعنا أيضا الاعداد التجريبية بسيطه لتقييم الضوء يحركها H2 الإنتاج عن طريق الجمعيات الضوئية.

تطوير فوتوسنزيتيزر-Cobaloxime الهجينة للطاقة الشمسية يحركها ح2 الإنتاج في الظروف الهوائية المائية

تصف هذه الورقة تقنية بسيطة لطلاء الألياف النانوية PAN المغزولة كهربائيا بالبوليمرات الكهربية باستخدام ترسيب البخار. تم التحقيق في تأثيرات المؤكسد FeCl₃ على ترسب طلاءات بولي (3،4-إيثيلين ديوكسي ثيوفين) على PAN لفهم وتحسين نمو البوليمر وقطر الألياف والقوة الميكانيكية الإجمالية لحصائر الألياف النانوية.

ترسيب طور البخار للبولي الكهربائي (3،4-إيثيلين ديوكسي ثيوفين) على ألياف بوليمر سلعية كهربائية

يتم تقديم تقنية توليف لإعداد ZnCoS / ZnCdS المستجيب للضوء المرئي مع محفز ضوئي للبنية البلورية المزدوجة وتقنية اختبار تفاعل الأكسدة الضوئية لنشاطها المحفز الضوئي وانتقائيته في تطور H2 وإنتاج البنزالديهايد.

تقييم التوليف والأداء ل ZnCoS / ZnCdS مع هيكل بلوري مزدوج للتحفيز الضوئي للأكسدة والاختزال متعدد الوظائف في تطبيقات الطاقة

يوجه هذا البروتوكول التصنيع والتحليل الكهروكيميائي للمحفزات الكهربائية ثنائية المعدن CuZn و NiCo المدعومة ب MXene لإنتاج الوقود الأخضر من ثاني أكسيد الكربون والماء باستخدام الطاقة الشمسية.

إنتاج الوقود الكهروكيميائي الأخضر الذي يعمل بالطاقة الشمسية من ثاني أكسيد الكربون2 والمياه باستخدام محفزات CuZn و NiCo المدعومة من Ti3C2Tx MXene

هي ملفقة الكريستالات السليكون الأغشية الرقيقة الخلايا الشمسية على الزجاج بواسطة ترسب طبقات البورون والفوسفور السيليكون مخدر تليها التخميل التبلور عيب، وmetallisation. هو عرض Plasmonic ضوء للاحتباس من خلال تشكيل النانوية حج على سطح الخلية السيليكون توج مع عاكس منتشرة مما أدى إلى تعزيز ~ photocurrent 45٪.

الكريستالات السليكون الخلايا الشمسية الأغشية الرقيقة مع Plasmonic معززة للضوء للاحتباس

تعلم تصنيع الأقطاب الضوئية لخلايا شمسية توعية صبغية باستخدام تقنية الإلكتروسبينينغ لإنتاج ألياف نانوية غير عضوية أحادية البعد. تعزز هذه الألياف كفاءة امتصاص الضوء ونقل الشحنة مقارنة بالمواد النانوية التقليدية.

إلكتروسبينينغ من أقطاب تحفيز ضوئي للخلايا الشمسية توعية صبغ

استكشف المزيد من الفيديوهات