離子光電池

化學反應大多是在溶劑中發生的，有機溶劑是最常用的反應介質，它們能很好地溶解有機化合物，但有機溶劑的毒性和揮發性又成為對環境有害的因素。

基本介紹

• 中文名：離子光電池
• 反應物：等離子

英文名稱

離子光電池

離子光電池：gas cell

概述

隨著科學的不斷發展，人們對化學化工過程的要求也越來越高，綠色化學、環境友好化學、清潔技術等概念的提出就是對傳統的化學研究和化工生產的挑戰。
作為綠色替代溶劑，離子液體正受到化學界各個方面的關注。它在烷基化、氫化、酯化、聚合等反應中的套用和在化學反應及分離技術中所展現的清潔、友好的獨特魅力，使離子液體這一新的綠色溶劑替代技術成為發展清潔合成的重要途徑。離子液體是指室溫或低溫下為液體的鹽。通常為無色液體，由含氮、磷有機陽離子和大的無機陰離子組成。最常用的是烷基銨鹽、烷基磷酸鹽、N烷基吡啶(如[Nbupy]:N丁基吡啶)和N,N′二烷基咪唑陽離子(如[emim]：1乙基3甲基咪唑)；其陰離子常見的是鹵素離子、AlCl4-和含氟、含磷、含硫的多種離子，如BF4-、PF6-、CF3SO3-等。

電池技術

發展綠色化學的核心問題是研究新反應體系，包括新合成方法和路線，尋求新的化學原料，探索新的反應條件等。
化學電源的開發是綠色化學中的重要課題，高能量、長壽命、低污染已成為判別化學電源是否可行的根本依據。上世紀70年代末期，Osteryoung等開始對有機氯化鋁的離子液體作為電解液在電池中的套用進行了廣泛而深入的研究。電解液的種類很大程度上影響著電池能量的貯存和釋放，DIME電池(雙嵌式熔鹽電池)就是將離子液體用作電解液的典型例子。它採用價廉易得的石墨作電極材料，避免使用任何有機溶劑和揮發性物質，且電池可以在放電狀態下自裝配。DIME電池的性能尚未得到最佳化，但它的出現為離子液體在電池中的套用提供了證據。同樣，Gratzel等也曾將離子液體用於染料敏化光電池的研究。植物的光合作用的能效一般較低，而利用半導體技術發展起來的人工光合器件，如光電池卻能將能效提高到30%～60%。光電化學太陽能電池是將太陽能直接轉換成電能的一種光電器件，這是伴隨著半導體電化學發展起來的一個分支。傳統的光電池中使用的電解液，由於易揮發，或與水或氧氣相互作用，影響了光電池的性能。
離子液體作為電解液使用在染料敏化光電池中，有利於改進以上不足，在這一領域中顯示出優越的性能。離子液體也可以用於鋰離子可充電電池的研究。鋰離子電池由於具有工作電壓高、重量輕、比能量大、自放電小、循環壽命長、無記憶效應、無環境污染等突出優點，使它在上世紀80年代末誕生以來，迅速實現了商品化，被稱為“綠色電池”。以吡唑陽離子為基礎的1,2二甲基4氟吡唑四氟化硼(DMFPBF4)作為電解液，裝配可再充電的鋰離子電池，這種離子液體的熱穩定溫度在300℃，並可在一個寬的溫度範圍內和鋰穩定共存，電化學視窗約4.1V，氧化電位大於5V(vs.LiLi)，實驗證明,以離子液體為電解液的LiMn2O4Li電池顯示了高度的可逆性(>96%)。