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查看: 2807|回复: 17

自己动手做Gratzel cell 和 Hydrogen fuel cell

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发表于 22-6-2008 04:20 PM | 显示全部楼层 |阅读模式
有谁会作Gratzel cell 和 Hydrogen fuel cell?
有经验的请进来讨论!
(Grätzel cell-一种photovoltaic cell。)
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发表于 22-6-2008 07:50 PM | 显示全部楼层
第一個還可能

fuel cell就天方夜譚了
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 楼主| 发表于 24-6-2008 07:55 PM | 显示全部楼层
进入正题,哪里有得买conductive glass?
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发表于 26-6-2008 09:34 AM | 显示全部楼层

Grätzel cell的机制


The mechanism for converting solar energy into electrical energy in a dye-sensitised solar cell is a five-step process (see Fig 1).
  • Solar energy (h,as photons of light) causes electrons in the molecular orbitals withinthe adsorbed dye sensitiser (S) molecules to become photoexcited(S*):  
S(adsorbed on TiO2) + h     S*(adsorbed on TiO2) (i)
(Thetrapping of solar energy by a sensitiser molecule is analogous to thelight-absorbing chlorophyll molecule found in Nature, which convertscarbon dioxide and water to glucose and oxygen.)
  • The excited electrons escape from the dye molecules:
S*(adsorbed on TiO2)      S+(adsorbed on TiO2) + e- (ii)
  • The free electrons then move through the conduction band of TiO2, gather at the anode (the dyed TiO2 plate), and then start to flow as an electric current through the external load to the counter electrode.
  • The oxidised dye (S+)is reduced to the original form (S) by regaining electrons from theorganic electrolyte solution that contains the iodide/tri-iodide redoxsystem, with the iodide ions being oxidised (loss of electrons) totri-iodide ions:
S+(adsorbed on TiO2) + 3/2I-     S(adsorbed on TiO2) + ½I3- (iii)
Torestore the iodide ions, free electrons at the counter (graphite)electrode (which have travelled around the circuit) reduce thetri-iodide molecules back to their iodide state. The dye molecules arethen ready for the next excitation/oxidation/reduction cycle.  


Grätzel cells comprise two transparent conducting oxide glass plates sandwiched together (Figs 2 and 3).Typically fluorine-doped indium oxide or tin-doped indium oxide areused. The thin oxide coating on one side of the glass makes the glasssurface electrically conducting. The upper plate (the 'photoanode'),has the sensitising dye adsorbed onto a 10 m layer of randomly-stacked nanoparticles (ca 20 nm in diameter) of TiO2.  



For research investigations, a thin film of platinum is chemicallydeposited onto the lower plate as a conductor and catalyst. However,for demonstrations, simply coating the lower plate with graphite from asoft pencil will suffice. The upper and lower plates are securedtogether with a paperclip 'clamp' (Fig 3). To finish the cell,a drop of organic electrolyte solution, which contains theiodide/tri-iodide redox couple, is applied between the plates.

To make the TiO2 plates a little time needs to be invested. Using a microscope slide, apply the TiO2 powder and paste mix as a colloidal suspension. Electronic contact between the TiO2particles is produced by sintering at 450 ºC (30 minutes in an oven orfurnace) or heating over a (blue flame) Bunsen burner. If you use aBunsen burner, the sintering process should not take more than threeminutes to complete. The white TiO2 coating will start tocolour brown after approximately one minute and then gradually turnwhite again. At this point, the sintering process is complete.Conductive glass slides and TiO2-coated conductive glassslides can be bought separately for additional solar cells or forschools which have access to the other kit components.  

Various natural organic dyes can be adsorbed onto the TiO2 nanoparticles for use as the light-harvesting sensitiser molecule. The best natural dyes are the purple-red anthocyanins (1),found in blackberries, raspberries, beetroot, cranberries, cherries,hibiscus tea leaves, and blackcurrants. To extract the dye fromblackberries or raspberries, add four berries to a mortar with 20 cm3of warm water and crush the berries using a pestle. To prepare thehibiscus tea dye soak a few grams of the dried leaves in boiling waterfor a few minutes and decant the solution. Stain the TiO2 plates by immersing them into the dye solution for 10 minutes and then dry using a hair drier. The dyed TiO2plates are re-usable, the dye can be removed by leaving the plates to soak in water for a few hours. The process is enhanced under exposureto uv light, taking advantage of the photocatalytic properties of TiO2.


对不起找不到华文的。

问题是那里可以买到TiO2?


[ 本帖最后由 treetop 于 26-6-2008 09:42 AM 编辑 ]
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发表于 27-6-2008 11:00 AM | 显示全部楼层
TiO2
titanium是蛮贵的元素,只要你有titanium就能进过化学作用来制造TiO2
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发表于 28-6-2008 09:01 PM | 显示全部楼层

回复 5# staycool 的帖子

就是啦!
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发表于 20-7-2008 02:39 AM | 显示全部楼层
http://chinese2.cari.com.my/myfo ... &extra=page%3D3

隔壁论坛有很多研究生在做research,

有兴趣的人可以去看看
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发表于 27-7-2008 02:08 PM | 显示全部楼层

回复 7# kensai 的帖子

版主,
那是使用电解水获得氢气和氧气, 这样瞎搞会节省燃料的话, 热力学定律需要重写。
隔壁论坛有很多研究生是不懂热力学的,我已放弃救他们了。
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发表于 28-7-2008 08:13 AM | 显示全部楼层

回复 8# giga97 的帖子

他们要暗爽就由得他们吧
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发表于 28-7-2008 08:18 AM | 显示全部楼层

回复 8# giga97 的帖子

赶快做出一个真正有效率的双氢氧产生器吧。
趁还没被某某人能A你之前,找个好律师帮你专利它。
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发表于 29-7-2008 11:54 AM | 显示全部楼层

回复 10# 牛牛好累 的帖子

不能做到的﹐ 如果可以的話﹐ 熱力學第二定律必須重寫或作廢。
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发表于 29-7-2008 08:11 PM | 显示全部楼层

回复 11# giga97 的帖子

可以解释为什么不可以吗?
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发表于 29-7-2008 09:06 PM | 显示全部楼层

回复 12# 牛牛好累 的帖子

我先从wikipedia拷贝一份热力学定律给大家参考:
热力学第零定律是一个关于互相接触的物体在热平衡时的描述,以及为温度

提供理论基础。最常用的定律表述是:
“ 若两个热力学系统均与第三个系统处于热平衡状态,此三个系统也必互
相处于热平衡。 ”
换句话说,第零定律是指:在一个数学二元关系之中,热平衡是递移的。

热力学第一定律,也叫能量不灭原理,就是能量守恒定律:每个系统都有内
能U,它只能通过功W和热Q以能量的形式而改变,即:
  
一个封闭系统的的能量不会改变。不同的能量形式之间可以相互转化,但是
能量既不能凭空产生,也不能凭空消失。

热力学第二定律
克劳修斯表述
不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。简言之即是热不
能自发的从冷处转到热处,任何高温的物体在不受热的情况下,都会逐渐冷
却。
开尔文表述
不可能从单一热源吸取热量,使之完全变为有用功而不产生其他影响。
开尔文表述还可以表述成:第二类永动机不可能造成。
永动机是不需外界输入源、能量便能够不断运动的机械。因为热的本质乃粒
子运动时所产生的能量,换言之,没有外界输入能源、能量,粒子最终都会
慢慢的停顿下来,继而不再产生热能。

热力学第三定律是对熵的论述。热力学第三定律认为,当一个系统趋近于绝
对温度零度时(即摄氏-273.15度),系统的熵变化率乃零。
简单而言,在任何能量在由一种形式转为另一种形式过程中,都总会有一部
分能量会失去,并非100%原原本本地转化。而量度能量转化过程中失去的能
量有多少,一般都是以熵值显示。由于能量在形式转换过程中必有能量损耗
,所以在这个过程中,熵总是会增加。由于在趋近于绝对温度零度时基本上
可说差不多没有粒子运动的能量,所以在这个状态下,亦不会有熵的变化,
这样的熵变化率自然是零。换句话说,绝对零度永远不可能达到。

-------------------------------------------------------------


氢氧燃料的运转原理是使用汽车蓄电池的电力来进行电解水, 以取得氧
气和氢气。 然后将氧气和氢气送到引擎燃烧。
能量的转换 :
电能(蓄电池) --> 化学能 (氢气+氧气) --> 热能(引擎燃烧) --> 动能(引擎的轴转动轮胎)

如果纯粹是燃烧汽油, 能量转换:
化学能 (汽油) --> 热能(引擎燃烧) --> 动能(引擎的轴转动轮胎)

已知道的是内燃引擎的热力学限制效率是37%, 一般上我们的引擎效率是
在20%左右。
所以如果使用氧气+氢气可以节省燃料的话, 就必须相信"电能(蓄电池)--> 化学能 (氢气+氧气)"的能量转换效率是大于100%, 但是实际的上应是介于25%~40%间。

如果有大于100%的能量转换效率的状况出现, 那么热力学定律就会被证伪造成不成立, 那麽整个热力物理学必须重新建立了。
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发表于 29-7-2008 09:53 PM | 显示全部楼层

water hydrogen fuel -- 永动机的梦

首先在youtube 搜索 "stanley meyer" , 你就会发现很多关于HHO 引擎的短片。
这里贴两套较经典的。
http://tw.youtube.com/watch?v=8stApCmxYEM

http://tw.youtube.com/watch?v=h75_TGiwg78


故事是说stanley meyer发明了一具非常有效率的电解水系统, 初始先使用蓄电池电解水取的氢和氧,然后将氢气和氧气送到引擎燃烧, 引擎转动了轮胎和发电机, 发电机又继续电解水, 然后车子就可到处跑了。 接着阴谋论来了, 因为这发明会影响汽油公司的利益, 最后发明人stanley meyer 就被不明人士给杀死了。

但是我继续google 后, 发现是有人打算利用这个发明来引诱财主们来投资。
http://en.wikipedia.org/wiki/Stanley_Meyer
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发表于 31-7-2008 10:44 PM | 显示全部楼层
如果加多一个电池会怎样?
(图我自己画的)


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发表于 1-8-2008 12:12 PM | 显示全部楼层

回复 15# 牛牛好累 的帖子

放第二粒電池后結果會更加耗燃料﹐ 因為額外的電池帶來更大的重負載。
對氫氣的經濟應用可參考這里
http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%A2%E7%BB%8F%E6%B5%8E
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发表于 4-8-2008 06:09 PM | 显示全部楼层

回复 16# giga97 的帖子

其实整个问题是出在电池回充身上,是吧?
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发表于 4-8-2008 07:22 PM | 显示全部楼层

回复 17# 牛牛好累 的帖子

我不知道电池回的效率。

最大的问题是电解水的部分, 效率只有25%~40%。

然后是氢+氧的燃烧的部分, 我建议读Drexchen 的回覆:
http://chinese2.cari.com.my/myforum/viewthread.php?tid=1286103&page=5#pid46192249
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