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Apr 27, 2024

長時間の特性評価、安定性、実現可能性

Scientific Reports volume 12、記事番号: 13518 (2022) この記事を引用 1240 アクセス数 1 引用数 4 Altmetric Metrics の詳細 現在の研究では、光ガルバニ電池は次の方法で研究されています。

Scientific Reports volume 12、記事番号: 13518 (2022) この記事を引用

1240 アクセス

1 引用

4 オルトメトリック

メトリクスの詳細

現在の研究では、光安定性と、太陽エネルギー収集のための粗製ほうれん草水抽出物増感剤に基づく電解質の長期使用に関して、光化学電池が研究されている。 さらに、古い電解液や光劣化した電解液に存在する化学成分の性質とその電流生成能力もこれまで研究されておらず、電池内で同じ電解液を耐久的に使用する上で非常に重要です。 以前の研究では、照射中に粗ホウレン草抽出物ベースの細胞から約 2 時間にわたって定常状態の光電流が発生することが示されています。 しかし、定常状態の電流生成のわずか 2 時間のデータは、光化学電池の実現可能性を示すには十分ではありません。 したがって、ほうれん草粗抽出物の感作物質分子の特性評価の欠如と、この電解質（ほうれん草粗抽出物-界面活性剤-還元剤-アルカリ-水）の長期使用に関する研究の欠如というこの研究ギャップを埋めるために、本広範な研究は以下のことを行った。行われて。 観察されたホウレン草の粗抽出物のスペクトルは、クロロフィル - タンパク質複合体のスペクトルに似ており、クロロフィルが光を吸収する抽出物の主要な化学成分であることを示しています。 強酸は抽出物の光ガルバニック作用に悪影響を及ぼし、高い pH は抽出物の生理学的活性および光ガルバニック活性に影響を与えます。 照射された非常に古い粗ほうれん草抽出物-NaOH-ラウリル硫酸ナトリウム (NaLS)-フルクトース光ガルバニック電解質溶液のスペクトルは、無視できるほどの吸光度 (540 ～ 700 nm) とゼロの吸光度 (700 nm) を示し、その光によりクロロフィルが存在しないことを示唆しています。 -劣化。 この光劣化した電解質に再度照射すると、得られる出力は、新しい電解質に初めて照射した場合の出力とほぼ同じになります。 長期間使用した同じ電解質からのゼロ時および 2641 時間後に観察された電流は、それぞれ 50 mA cm-2 および 40 mA cm-2 です。 これは、新鮮なほうれん草の粗抽出物と、高 pH で光分解された抽出物がほぼ同等に発電能力があることを意味します。

光化学電池デバイスは、太陽エネルギーを太陽光発電に変換します。 光ガルバニ電池は、光増感剤と還元剤ベースの電解質溶液に浸漬された 2 つの電極で構成されています 1、2、3、4。 光ガルバニ電池を含むすべての有望な太陽電池デバイス 5、6、7 は、使用中に持続可能で耐久性がなければなりません。 光増感剤分子は光劣化しやすいため、光化学電池の持続可能性と耐久性は特別な重要性を持っています。 粗製ホウレン草抽出物電解質の光吸収化学成分の特性評価、安定性、および長期使用の実現可能性は最も重要ですが、光ガルバニクスでは同様のことが科学的に調査されていません。 光ガルバニ学者は主に、光ガルバニ電池を介して太陽エネルギーを収集するための電解質を構成するために、人工/合成色素光増感剤、合成還元剤、合成界面活性剤、および合成アルカリ/緩衝液の使用に焦点を当ててきました。 報告されている合成増感剤 - 合成還元剤の化学系には、チオニン色素増感剤 - 鉄還元剤 8、ローダミン B 色素 - フルクトース還元剤 9、スダン I 色素 - フルクトース還元剤 10、ブロモフェノールレッド色素 - EDTA 還元剤 11、サフラニン O-EDTA 還元剤 12、トルイジンブルーなどがあります。色素-グルコース還元剤13、トルイジンブルー色素-Fe(II)還元剤14、コンゴレッド色素-ホルムアルデヒド還元剤15。

合成色素増感剤の使用は、太陽エネルギー発電の持続可能性と再生可能性という究極の目的に反します。 さらに、電解質を構成する色素増感剤分子の光崩壊生成物の特性評価や、細胞による電流生成におけるそれらの重要性も、研究者の注目を避けてきた。 ただし、光化学電池による太陽エネルギー収集のための持続可能で再生可能な天然資源（ほうれん草抽出物のような）の使用に関するいくつかの研究が報告されています16、17。 ほうれん草粗水抽出物増感剤（持続可能で再生可能な天然資源）-ラウリル硫酸ナトリウム（NaLS）界面活性剤-フルクトース還元剤-NaOHアルカリ電解質をベースにした光化学電池が、低照度および高照度での太陽エネルギーの変換および貯蔵について研究され報告されています。強度17。 しかし、ほうれん草の粗水抽出物中に存在する光吸収物質の特性評価は、これらの研究では行われていない。 さらに、古い電解液や光劣化した電解液に存在する化学成分の性質とその電流生成能力も調査されておらず、電池内で同じ電解液を耐久的に使用する上で非常に重要です。 ただし、照射中に粗ホウレン草抽出物ベースの細胞から約 2 時間にわたって電流が定常状態で光生成されることが示されています。 しかし、たった 2 時間の定常状態電流生成のデータだけでは、光化学電池の動作の実現可能性を示すには十分ではありません。 したがって、ほうれん草粗抽出物の感作物質分子の特性評価の欠如と、この電解質（ほうれん草粗抽出物-界面活性剤-還元剤-アルカリ-水）の長期使用に関する研究の欠如というこの研究ギャップを埋めるために、本広範な研究は以下のことを行った。行われて。