Фотоэлектрохимический элемент

Авторы патента:

H01M6/30 - элементы замедленного действия

1. ФОТОЭЛККТРОХИМИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ, состоящий нз полупроводникового электрода п-типа в контакте с электролитом из гидроокиси калия, содержащим органический восстановитель - формальдегид, и противоэлектрода , о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью увеличения фоточувстви- : тельности, в состав электролита введен краситель трифенилметановой . 11Ы, преимущественно кристаллический фиолетовый при следующем соотношении компонентов, моль: Формальдегид . ,5 Гидроокись калия. .0,5- J, 5 Краситель 510-; -5 -lOt

SU „, 1093205

59 4 Н 01 И 6 30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Я,,<

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3525362/24-07 (22) 17. 12. 82 (46) 30.11.88. Бюл. В 44 . (71), Институт общей и неоргайической химии АН УССР (72).Г.Я. Колбасов, Н.И. Тарененко, А.В. Городискнй н И.И. Карпов (53) 621.352.8.035.443 (088.8) (56) Патент США М 4262066, кл.- 429-111, 1981.

Патент США Ф 4246882, кл. 204-75, 1980. .(54)(57) 1. ФОТОЭЛЕКТРОХИИИЧЕСКИЙ

3ЛЕИЕНТ, состоящий ив полупроводни» кового электрода а-типа в контакте с. электролитом из гидроокиси калия, содержащим органический восстановитель - формальдегид, и противоэлектрода, о т и и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения фоточувствительности, в состав электролита вве- ден краситель трифенилметановой груп- .. пы, преимущественно кристаллический фиолетовйй при следующем соотношении компонентов, моль:

Фориальдегцд °, 1-2,5

Гидроокись калия, 0 5-1,5.

Краситель: 5 10, "5 ° 10 .

1093205

Настоящее изобретение относится к электротехнической промышленности и . может быть использовано в химических источниках тока.

Известен фотоэлектрохимический. элемент., состоящий из прозрачного полупроводникового электрода и противоэлектрода в электролите.

Недостатками такого фотоэлемента 1р ..являются отсутствие, процесса умножения фототока как в области поглощения красителями, так и в области собственного поглощения полупроводника,,что приводит к низкой фоточувстви тельности всего элемента, а также нестабильность его характеристик

as-за протекания процессов окисления ..

Наиболее близким по технической 2п сущности и достигаемым .результатам является электрохимический элемент, состоящий из полупроводникового электрода и-типа в контакте с электролитом из. гидроокиси калия, содержа-. 25 щим органический .восстаиовитель, 4юрмальдегид, и .противоэлектрода.

Недостатком его является низкая фоточувствительность. в области энергий, меньших ширины. запрещенной эоны 30 . полупроводника, вследствие малой интенсивности фотопереходов в этой об, ласти, приводящих к генерации свобод-.. ных носителей. Целью изобретения является увеличение 4юточувствительности.

С этой целью предлагается. 4юто- . электрохимический .элемент, состоящий из полупроводникового электрода п-ти.на в контакте с .электролитом из гид- 4О .-. роокиси калия, .содержащим органичес"кий восстановитель вЂ” формальдегид, и противоэлектрода, в котором, согласно;: изобретению, в состав электролита, введен краситель трифенилметановой . 45 группы, преимущественно кристаллический фиолетовый, при следующем соотно» .шенин компонентов, моль:

Формальдегид, 1-2,5

Ридроокись калия 0,5" 1 5Кра итель 5 10 -5-10 <

Предложенный электрохимнческий .фотоэлемент состоит as íîëóïðîâîäíaêà . и-типа вспомогательного электродаЭ

55 металлического, угольного,и электролита состава растворитель - вода.

Формальдегид 1-2,5 моль; гидроокись калия 0,5-1,5 моль, красители

I (родамин С или кристаллический фиолетовый) - 5 ° 10 -5 10 моль. Преде-. лы концентраций красителя обусловлены механизмом процесса фотосенсибилизациие

Сущность изобретения поясняется при рассмотрении электрофизических явлений на.межфазной границе полупроводник и-типа - электролит.

При адсорбции красителей на поверхности полупроводника происходит фотосенсибилизация полупроводника в области поглощения красителей пу-, тем подачи передачи электрона иэ воэ" бужденной молекулы красителя в зону проводимости сульфида кадмия. Этот, процесс может протекать также с учас» тием поверхностных состояний, которые обмениваются электронами с и-зоной сульфида кадмия,и возбужденной молекулой красителя, В обоих этих случаях органические восстановители .. либо регенериууют окисленную форму красителя, либо заполняют электронами полупроводниковую электронную -. структуру (ПЭС), из.которьцс генериру- ются электроны в С-зону сульфида кад» мия; При больших, концентрациях краси-, теля больше чем 5 10 4ютосенсиби- . лизация сменяется десенсибилизацией, поскольку оптимум фотосенсибилиза- ции наступает существенно раньше полного покрытия поверхности электрода монослоем адсорбированного краси. теля.

Сравнение поглощения.адсорбиро- . ванного слоя красителя и .поглощения" в объеме раствора:для родамина С и кристаллического фиолетового показывает, чао .епектр .фототока смещен в красную область по отношению к спект" ру поглощения адсорбированньяи моле- ., кулами красителя. Величина смещения максимумов в спектрах составляла 30»

33 МэВ для родамина С и 22-30 ИэВдля кристаллического.,фиолетового.

При введении в электролит формальдегнда спектральные характеристики фототока в области поглощения красителями не .изменялись, в то: время как амплитуда фототока возросла; ко эффициеит умножения 4ютотока для обо- их красителей был близок к 2 ° так же как и в области зона - зонного погло» щения при окислении формальдегида, свободными дырками.. Отношение Максимума фототока в области ноглощени» красителями к максимуму фототока в

Ф! .Редактор Н. Сильнегина

Техред И.,Иоргеитал Корректор М. Поко

Заказ 6491 .: Фирвж:?46 :,; Подписное

ВНИИЛИ ГосударственноГо комитета СССР . по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, 3-35 ° Раушская наб., д. 4/5 (Ю ° е« Ю В

; йроизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 . 1093205 . 4 области собственного поглощения ис- В спектральном диапазоне 300-950 нм следованных монокрнсталлов. составля-.. фоточувствительность возросла на ло 0,2"2,5Х; 1,9Х °

Основными преимуществами предло-. П р и и е р 3. Электрод - моно-5 женного элемента являются увеличение-: кристаллический сульфид кадмия и-ти фоточувствительности в результате . na, краситель-родамин С -..5 10 моль,. расширения области спектральной чув» Формальдегид вЂ” 2 моль, гидроокись ствительности элемента и умножения калия -,1,5 моль, вспомогательный .;. фототока в области поглощения красн- 10 противоэлектрод - платина.

М телями, а также улучшение стабильнос" В области прозрачности (1 500Фи фотопреобразования при адсорбции . 950 нм) фоточувствительность увеликрасителей вследствие регенерации - чилась в 2,5 раза. окисленной формы красителя восгтано- В спектральном диапазоне 300-. вителямн (или в результате заполнения 1В 950 им фоточувствителъность (кванПЭС электронами)1 . : . товын выход) возросла íà 1;87Х.

H p .и м е р 1.: Электрод - моно- Измерения спектров фототоков че,кристаллический CdSxSe, „ ° где к :. реэ межфаэнув границу- проводились

0,93 п-типа, краситель - кристалли с йспольэованием.монохроматора ческий фиолетовый - 5 -10 моль, фор- .20 "ИДР-2" (разрешение 1, нм) .и стандарт мальдегид - 1,5 моль, гндроокись:ка» . ной схемы синхронного детектировалвя - 1 моль, вспомогательный проти-: ния. В качестве источника излучения . воэлектрод.- плат на., применялась ксеноновая лампа ДКСШ,I г

1000 со стабилизированным током раэ-.

В:области прозрачности CdSxSe;»„ 25 ряда. (-Л 580-950 нм) фоточувствительность Hp я и е р 4. Электрод -. моноувеличилась.на 3 порядка. B спект,::. - кристалличесаий сульфид кадая n-m, ральном диапазоне 300". 950.нм фоточув-. пе, краситель - кристаллический фио- " . ствительность (квантовый выход) воэ " летовый - 5 10 моль, форяальдегид -. росла на.2 5X. . 30 2,5 моль, гщдроокись калия - 0,5 моль

Пример 2. Электрод - моно .. - вспомогательный электрод -. платина.кристаллический CdSa-тина, краситель - (Л 580-950 нм) - фоточувствитель-: родамин С -. 5 1О моль, формальде- . . ность увеличилась на 2 порядка. В гид - 1,5 моль, гицроокись калия :: спектральном диапазоне 300-950 нм фс

1 моль, вспомогательный противоэлек- З точувствительность (квантовый вытрод - углерод.. . :" ..".. ход). возросла на 1,01Х.

В области прозрачности сульфида. .. Такии образом, предложенный фекадмия (.,А 500-950 нм) фоточувствм- ;: тоэлектрохимический элемент имеет вй» . тельность увеличилась на 2 порядка. . сохув фоточувствительность.

Похожие патенты:

•сшоюзнап // 372598

Патент 160210 // 160210

Патент 160206 // 160206

Гальванический элемент разового действия // 147615

Гальванический элемент разового действия // 147614

Гальванический элемент со щелочным металлом // 6962

Батарея из медно цинковых аккумуляторов // 2528

Электрохимический полупроводниковый фотоэлемент // 1292565

Изобретение относится к электротехнике и касается электрохимического полупроводникового фотоэлемента

Способ получения фоточувствительного электрода // 1299429

Ампульный химический источник тока // 2507641

Предложенное техническое решение относится к области электротехники, а именно к резервным химическим источникам тока ампульного типа (АХИТ). Повышение уровня разрядных характеристик АХИТ при безопасности работы и удобстве монтажа является техническим результатом заявленного изобретения. Устройство выполнено в виде цилиндрического корпуса с крышкой, в котором расположено расчетное количество блоков электрохимических элементов (ЭХЭ), в виде ампул, заполненных электролитом на основе тионилхлорида, систему активации, индикатор контроля исходного состояния ампульного химического источника тока. Все блоки ЭХЭ собраны по крайней мере по двухканальной схеме из последовательно расположенных независимых каналов, состоящих из одноканальных блоков ЭХЭ, каждый из которых снабжен индикатором контроля исходного состояния, системой активации и индивидуальной ампулой сильфонного типа с системой элементов для механического вскрытия этих ампул, каждый электродный блок ЭХЭ выполнен в виде свернутых в рулон твердых слоев анода, катода, разделенных слоями сепараторов, размещенных в корпусе, снабженном поверхностными слоями керамической электроизоляции. 1 пр., 1 табл., 3 ил.

Электродный блок ампульного химического источника тока и способ его сборки // 2599147

Изобретение относится к резервным химическим источникам тока ампульного типа, задействуемым при впуске электролита из ампулы в электродный блок электрохимических элементов (ЭХЭ). Повышение безопасности, увеличением уровня разрядных характеристик источника тока, а также повышение плотности сборки электродного блока являются техническим результатом изобретения. Электродный блок ампульного химического источника тока (АХИТ) содержит в едином цилиндрическом корпусе с крышкой расчетное количество последовательно расположенных электрохимических элементов (ЭХЭ), каждый из которых снабжен индивидуальной ампулой сильфонного типа, заполненной электролитом на основе тионилхлорида, элементами механического вскрытия ампул и блоком электродов, при этом каждый блок электродов ЭХЭ выполнен в виде пакета расчетного количества твердых слоев катодов, закрепленных на едином коллекторе, и анодов, разделенных слоями сепараторов, площадь которых не менее чем на 5% превышает площадь электродов, свернутых в рулон вдоль продольной оси симметрии блока электродов. Наружный сепаратор пакета электродов выполнен из микропористого полимерного материала, при этом материалы слоев электроизоляции и краевого слоя рулонной сборки имеют коэффициент трения скольжения в диапазоне от 0,01 до 0,1. Коллектор пакета электродов закреплен на центральном полом стержне, выполняющем функцию центрального положительного токоотводящего элемента ЭХЭ, полость которого является каналом перепуска электролита в торцевую зону электродного блока, который жестко фиксирован. Способ сборки электродного блока АХИТ включает сборку пакета с расчетным количеством параллельно ориентированных слоев катода путем крепления сборки на центральном стержне посредством коллекторов катодов. 2 н.п. ф-лы, 1 пр., 1 ил.

Химический источник тока с реакционно формирующимся электролитом // 2648244

Изобретение относится к электротехнике, в частности к химическим источникам тока, у которых электролит образуется в результате реакции между жидкими веществами анода (Li, Na) и катода (S, Se, Те), которые могут быть использованы в системах кратковременного и импульсного действия в наземной, авиационной и ракетно-космической технике. Для выравнивания давления на электролит, возникающего в процессе разряда вследствие увеличения объема катода и уменьшения объема анода, предлагается разместить жидкие электродные вещества в порах капиллярно-пористых структур из электропроводного материала, при этом катодное вещество в начале разряда занимает только часть пор катодной структуры, и его избыточная часть перетекает в процессе разряда в свободный объем. Для выравнивания возникающего при этом перепада давления инертного газа, заполняющего свободное пространство ХИТ, предлагается перепускное устройство в виде трубки из электроизоляционного материала, соединяющей друг с другом анодную и катодную полости. Повышение стабильности работы химического источника тока, а также увеличение времени его разряда является техническим результатом изобретения. 1 ил.