本發(fā)明涉及電致變色,具體而言,涉及一種雙穩(wěn)態(tài)電致變色儲能氣凝膠玻璃及其制備方法。
背景技術(shù):
1、目前,世界人口的持續(xù)增長使得全球能源需求量大大增加,因此更有效的使用能源至關(guān)重要。窗戶是最不節(jié)能的部件之一,為了實現(xiàn)智能玻璃儲能和節(jié)能性質(zhì)相兼容的目標(biāo),多類技術(shù)一直在探究和優(yōu)化。
2、近些年,具有儲能性能的電致變色技術(shù)也在嘗試實現(xiàn)調(diào)光和儲能性能的兼容性。但是電致變色玻璃的調(diào)光與儲能性能的兼容性差,并且使用ito的電致變色玻璃價格昂貴,也限制了其在建筑領(lǐng)域的大面積使用。水流窗是一個多疊層結(jié)構(gòu),可以主動調(diào)控流體的光學(xué)和熱特性,實現(xiàn)對太陽光的智能調(diào)控。在建筑一體化制冷/供暖散熱器或太陽能收集器的等方面展現(xiàn)出優(yōu)異的性能和應(yīng)用價值,但是如何高效的實現(xiàn)穩(wěn)定變色、調(diào)光是一個難點。因此,現(xiàn)有的技術(shù)很難實現(xiàn)玻璃材料的儲能和均勻變色兼容。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明解決的問題是如何解決電致變色液態(tài)器件難以均勻變色的問題。
2、為解決上述問題,本發(fā)明提供一種雙穩(wěn)態(tài)電致變色儲能氣凝膠玻璃及其制備方法。
3、第一方面,本發(fā)明提供了一種雙穩(wěn)態(tài)電致變色儲能氣凝膠玻璃,包括電極單元、電解液、動力單元和儲能氣凝膠玻璃,電極單元包括正極單元和負(fù)極單元,電解液能夠電致變色,儲能氣凝膠玻璃包括正極存儲單元和負(fù)極存儲單元,正極存儲單元連接至正極單元,負(fù)極存儲單元連接至負(fù)極單元,動力單元輸送電解液在正極存儲單元和負(fù)極存儲單元之間循環(huán),正極存儲單元和負(fù)極存儲單元均包括兩片玻璃元件和氣凝膠膜,兩片玻璃元件相貼合封邊圍合形成儲液腔,氣凝膠膜布置在儲液腔內(nèi),氣凝膠膜的相對的兩個表面分別與兩片玻璃元件相貼合,電解液沿氣凝膠膜流動。
4、可選地,電極單元為金屬電極、非金屬電極或碳基電極。
5、可選地,電解液包括功能分子、輔助電解質(zhì)和溶劑,在正極存儲單元內(nèi)功能分子在正極單元的作用下為氧化型,在負(fù)極存儲單元內(nèi)功能分子在負(fù)極單元的作用下為還原型,氧化型的功能分子與還原型的功能分子顯色不同。
6、可選地,功能分子在溶劑內(nèi)的溶解度為0.5-2.7l/mol。
7、可選地,功能分子與輔助電解質(zhì)的濃度摩爾比為(1-4):(1-5)。
8、可選地,功能分子包括羅丹明、紫精、苯胺、和三芳基甲烷及其衍生物中的至少一種,功能分子結(jié)構(gòu)通式如下:
9、
10、其中,x包括o或n;r1-r8包括h、c1-c24的烷基、c1-c24的取代烷基、羥基、酯基、c1-c24的烷氧基、烷氨基、氨基、c6-c24的芳基以及同時含有芳環(huán)或烷烴的c7-c24基團中的任意一種。
11、可選地,輔助電解質(zhì)包括氯化鈉、氯化鉀、硫酸鈉、硫酸鉀、四丁基六氟磷酸銨等有機、無機電解質(zhì)中的一種或者幾種。
12、可選地,溶劑包括乙腈、四氫呋喃、二甲基亞砜和水中的一種或幾種。
13、可選地,氣凝膠膜為纖維素類氣凝膠、聚氨酯類氣凝膠和二氧化硅類氣凝膠中的任意一種。
14、第二方面,本發(fā)明提供了一種如上所述的雙穩(wěn)態(tài)電致變色儲能氣凝膠玻璃的制備方法,包括以下步驟:
15、s1:將電極單元通過導(dǎo)管與儲能氣凝膠玻璃連接,動力單元連接至導(dǎo)管上;
16、s2:選取電解液,將電解液注入儲能氣凝膠玻璃內(nèi),電解液沿氣凝膠膜滲透注入;
17、s3、動力單元輸送電解液在正極存儲單元和負(fù)極存儲單元之間循環(huán)。
18、本發(fā)明的一種雙穩(wěn)態(tài)電致變色儲能氣凝膠玻璃及其制備方法的有益效果是:動力單元輸送電解液分別在正極存儲單元和負(fù)極存儲單元內(nèi)循環(huán),電解液經(jīng)過負(fù)極單元后在負(fù)極存儲單元內(nèi)循環(huán),電解液經(jīng)過電極單元能夠電致變色,實現(xiàn)了電解液在得失電子兩種電致變色的情況下,分別在正極存儲單元和負(fù)極存儲單元,能夠分離,電解液在正極存儲單元和負(fù)極存儲單元分離的特點,避免了電解液由于正極和負(fù)極相互接觸所導(dǎo)致的自擦除現(xiàn)象,提高了雙穩(wěn)態(tài)電致變色儲能氣凝膠玻璃的雙穩(wěn)態(tài)性能,實現(xiàn)了雙穩(wěn)態(tài)電致變色儲能氣凝膠玻璃雙穩(wěn)態(tài)從無到有的過程,并且電解液沿氣凝膠膜的微孔滲透注入,實現(xiàn)儲能氣凝膠玻璃的滲透式變色,使得雙穩(wěn)態(tài)電致變色儲能氣凝膠玻璃內(nèi)均勻變色。
1.一種雙穩(wěn)態(tài)電致變色儲能氣凝膠玻璃,其特征在于,包括電極單元(5)、電解液、動力單元(4)和儲能氣凝膠玻璃(1),所述電極單元(5)包括正極單元(51)和負(fù)極單元(52),所述電解液能夠電致變色,所述儲能氣凝膠玻璃(1)包括正極存儲單元(11)和負(fù)極存儲單元(12),所述正極存儲單元(11)連接至所述正極單元(51),所述負(fù)極存儲單元(12)連接至所述負(fù)極單元(52),所述動力單元(4)輸送所述電解液分別在所述正極存儲單元(11)和負(fù)極存儲單元(12)內(nèi)循環(huán),所述正極存儲單元(11)和所述負(fù)極存儲單元(12)均包括兩片玻璃元件和氣凝膠膜(6),兩片所述玻璃元件相貼合封邊圍合形成儲液腔,所述氣凝膠膜(6)布置在所述儲液腔內(nèi),所述氣凝膠膜(6)的相對的兩個表面分別與兩片所述玻璃元件相貼合,所述電解液沿所述氣凝膠膜(6)流動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙穩(wěn)態(tài)電致變色儲能氣凝膠玻璃,其特征在于,所述電極單元(5)為金屬電極、非金屬電極或碳基電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙穩(wěn)態(tài)電致變色儲能氣凝膠玻璃,其特征在于,所述電解液包括功能分子、輔助電解質(zhì)和溶劑,在所述正極存儲單元內(nèi)所述功能分子在所述正極單元的作用下為氧化型,在所述負(fù)極存儲單元內(nèi)所述功能分子在所述負(fù)極單元的作用下為還原型,氧化型的所述功能分子與還原型的所述功能分子顯色不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙穩(wěn)態(tài)電致變色儲能氣凝膠玻璃,其特征在于,所述功能分子在所述溶劑內(nèi)的溶解度為0.5-2.7l/mol。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙穩(wěn)態(tài)電致變色儲能氣凝膠玻璃,其特征在于,所述功能分子與所述輔助電解質(zhì)的濃度摩爾比為(1-4):(1-5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙穩(wěn)態(tài)電致變色儲能氣凝膠玻璃,其特征在于,所述功能分子包括羅丹明、紫精、苯胺、和三芳基甲烷及其衍生物中的至少一種,所述功能分子結(jié)構(gòu)通式如下:
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙穩(wěn)態(tài)電致變色儲能氣凝膠玻璃,其特征在于,所述輔助電解質(zhì)包括氯化鈉、氯化鉀、硫酸鈉、硫酸鉀、四丁基六氟磷酸銨中的一種或者幾種。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙穩(wěn)態(tài)電致變色儲能氣凝膠玻璃,其特征在于,溶劑包括乙腈、四氫呋喃、二甲基亞砜和水中的一種或幾種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙穩(wěn)態(tài)電致變色儲能氣凝膠玻璃,其特征在于,所述氣凝膠膜(6)為纖維素類氣凝膠、聚氨酯類氣凝膠和二氧化硅類氣凝膠中的任意一種。
10.一種如權(quán)利要求1-9任一項所述的雙穩(wěn)態(tài)電致變色儲能氣凝膠玻璃的制備方法,其特征在于,包括以下步驟: