在全球能源需求持續(xù)增長與化石燃料資源日益枯竭的背景下，探索高效節(jié)能與儲能技術(shù)成為了推動可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。電致變色儲能器件（EESD）作為集節(jié)能與儲能于一體的創(chuàng)新技術(shù)，正逐步展現(xiàn)其巨大潛力。這種多功能器件不僅能夠根據(jù)環(huán)境需求動態(tài)調(diào)節(jié)光熱，還能實現(xiàn)能量的回收與可視化監(jiān)測，廣泛應(yīng)用于智能建筑、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域。
中鎢在線氧化鎢圖片
廈門大學(xué)研究者在電致變色儲能器件領(lǐng)域取得了突破性進展，他們通過精細調(diào)控非晶氧化鎢薄膜中的結(jié)構(gòu)水含量以及水系鋅離子電解質(zhì)的pH值，成功制備出了性能卓越的非晶水合氧化鎢薄膜。這一創(chuàng)新不僅克服了傳統(tǒng)氧化鎢材料在水系鋅離子電解質(zhì)中面臨的離子擴散緩慢和腐蝕問題，還顯著提升了器件的光調(diào)制范圍、響應(yīng)速度、容量及循環(huán)穩(wěn)定性。
研究表明，a-WO3·0.5H2O薄膜在pH值為2.6的鋅離子電解液中，展現(xiàn)出了高達69.0%的光調(diào)制范圍、小于10秒的響應(yīng)時間、209.8mAh/m2的高面容量以及超過13000次的循環(huán)穩(wěn)定性、優(yōu)異的倍率性能，這些指標(biāo)均達到了行業(yè)領(lǐng)先水平。此外，a-WO3·0.5H2O薄膜在充放電循環(huán)中，其電量狀態(tài)與633nm光波透過率展現(xiàn)出卓越的同步性，這一特性為實現(xiàn)電量狀態(tài)的可視化實時監(jiān)測奠定了堅實基礎(chǔ)。
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這項研究的成功，關(guān)鍵在于引入了結(jié)構(gòu)水并調(diào)節(jié)了電解質(zhì)的pH值。結(jié)構(gòu)水的存在為薄膜提供了豐富的電化學(xué)活性位點，促進了表面氧化還原反應(yīng)的進行，從而實現(xiàn)了高電化學(xué)活性和快速的電化學(xué)動力學(xué)。同時，適宜的pH值保證了薄膜的化學(xué)穩(wěn)定性，防止了離子深層嵌入導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)破壞，進一步提升了循環(huán)穩(wěn)定性。
基于這一成果，構(gòu)建的水系鋅離子電致變色儲能器件不僅實現(xiàn)了能量的高效存儲與回收，還能通過光透過率的變化實時監(jiān)測電量狀態(tài)，為用戶提供了極大的便利。該研究成果以“Amorphous Hydrated Tungsten Oxides with Enhanced Pseudocapacitive Contribution for Aqueous Zinc-Ion Electrochromic Energy Storage”為題發(fā)表在國際期刊Advanced Energy Materials上。
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