專(zhuān)利名稱：光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽(yáng)能電池的設(shè)計(jì)及制備方法，具體涉及的是一種將太陽(yáng)能和光致氫 氧根離子化物質(zhì)(光堿分子)聯(lián)合在一起的具有高效、清潔、可再生等優(yōu)點(diǎn)的光誘導(dǎo)氫氧根 離子化太陽(yáng)能電池。
背景技術(shù)：
能源與人類(lèi)社會(huì)的生存和發(fā)展休戚相關(guān)，人類(lèi)社會(huì)的高速發(fā)展伴隨著能源消耗 的急劇增加。然而礦藏資源的有限及燃燒后造成對(duì)環(huán)境的污染，使得可再生新能源的開(kāi) 發(fā)及應(yīng)用成為各國(guó)政府經(jīng)濟(jì)發(fā)展與安全建設(shè)追求的目標(biāo)《Journal of Membrane Science 319(2008)214-222》。新能源如太陽(yáng)能、潮汐能、風(fēng)能、海洋能及生物質(zhì)能由于具有清潔、可 再生、分布廣泛及儲(chǔ)量巨大等許多無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)而備受能源界的關(guān)注、開(kāi)發(fā)及利用。近年 來(lái)，利用太陽(yáng)能光伏發(fā)電的技術(shù)發(fā)展得相當(dāng)迅猛，包括利用太陽(yáng)能的單晶硅太陽(yáng)能電池、多 晶硅太陽(yáng)能電池、染料敏化太陽(yáng)能電池以及以有機(jī)化合物等為材料的太陽(yáng)能電池，由于這 些電池具有可再生、清潔，且所利用的太陽(yáng)能無(wú)處不在等特性而備受人們的青睞《二氧化鈦 微納米分級(jí)結(jié)構(gòu)的制備及其光電性能》。然而，單晶硅太陽(yáng)能電池的價(jià)格不菲，及染料敏化 太陽(yáng)能電池和有機(jī)太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率相對(duì)較低，這些缺陷都直接影響了這些太陽(yáng) 能電池的廣泛使用《Prog. Photovolt :Res.Appl. 2004 ；12 :113_142》。如果設(shè)計(jì)出一種能將 太陽(yáng)能和光敏分子兩者有機(jī)地結(jié)合在一起而得到一種新型光誘導(dǎo)氫氧根離子化電池，并使 其能夠規(guī)模化開(kāi)發(fā)和使用，這種電池定將能成為未來(lái)的可再生清潔能源?；谝陨纤悸?，本發(fā)明設(shè)計(jì)將太陽(yáng)能與在水中能離解出氫氧根離子的光堿分子相 聯(lián)合，并且此光堿分子經(jīng)光誘導(dǎo)后產(chǎn)生的氫氧離子濃度能夠發(fā)生明顯的改變，采用持續(xù)在 電池的外部加光促使電池內(nèi)部的光堿分子和其光解后產(chǎn)生的氫氧根離子在電池內(nèi)部的不 斷循環(huán)達(dá)到穩(wěn)定電流產(chǎn)生的效果，從而提供一種光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池，該電池 是一種具有清潔、可再生、經(jīng)濟(jì)適用性強(qiáng)及不受空間位置限制，且能夠被廣泛使用的環(huán)保電 池。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是為了解決不可再生一次能源的短缺問(wèn)題以及燃燒后又對(duì)環(huán) 境造成二次污染的問(wèn)題，提供一種利用廉價(jià)的太陽(yáng)能分解光堿分子(光敏分子)產(chǎn)生陰陽(yáng) 離子，并利用陰陽(yáng)離子擴(kuò)散方向和速度的不同，從而制備出可再生清潔環(huán)保的光誘導(dǎo)氫氧 根離子化太陽(yáng)能電池。本發(fā)明的目的之二是為了提高傳統(tǒng)一次能源使用效率不高及一次能源不可再生 的問(wèn)題。提供一種能夠?qū)⒐鈮A分子經(jīng)光照發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)后產(chǎn)生的陰離子和陽(yáng)離子及光 堿分子在電池的內(nèi)部進(jìn)行循環(huán)，并使產(chǎn)生的電流持續(xù)恒定的光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電 池。本發(fā)明的光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池是一種集太陽(yáng)能和在水中經(jīng)光誘導(dǎo)能夠產(chǎn)生氫氧根離子的光堿分子聯(lián)合在一起的太陽(yáng)能電池。該光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電 池包括光電化學(xué)池、陰離子交換膜、在水中經(jīng)光誘導(dǎo)能夠產(chǎn)生氫氧根離子和陽(yáng)離子的光堿 分子以及電極。本發(fā)明的光電化學(xué)池實(shí)質(zhì)上是一個(gè)密閉容器，所述的密閉容器中有與密閉容器的 四個(gè)內(nèi)壁密封相連接的陰離子交換膜，并且該陰離子交換膜作為隔膜將所述的密閉容器分 成體積不相等的第一容器和第二容器；其中，在第一容器中盛放有在水中經(jīng)光誘導(dǎo)能夠產(chǎn) 生氫氧根離子和陽(yáng)離子的光堿分子的水溶液，在第二容器中盛放有水；或
在第一容器中盛放有含有季銨鹽類(lèi)型的表面活性劑和氯化鈉的在水中經(jīng)光誘導(dǎo) 能夠產(chǎn)生氫氧根離子和陽(yáng)離子的光堿分子的水溶液；在第二容器中盛放有含有季銨鹽類(lèi)型 的表面活性劑和氯化鈉的水溶液；或在第一容器中盛放有含有季銨鹽類(lèi)型的表面活性劑和氯化鉀的在水中經(jīng)光誘導(dǎo) 能夠產(chǎn)生氫氧根離子和陽(yáng)離子的光堿分子的水溶液；在第二容器中盛放有含有季銨鹽類(lèi)型 的表面活性劑和氯化鉀的水溶液。所述的密閉容器只有其中所述的第一容器的一側(cè)壁有部分地方能夠透光(如圖1 和圖2中的附圖標(biāo)記2所示)，且透過(guò)光與陰離子交換膜成90度入射角，其余密閉容器的壁 為不能透光。在第一容器中的透光部分處設(shè)置有電極(陽(yáng)極或陰極)；在第二容器中設(shè)置有電 極(陰極或陽(yáng)極)；并且第一容器中的電極(陽(yáng)極或陰極)的導(dǎo)線通向第一容器外，第二容 器中的電極(陽(yáng)極或陰極)的導(dǎo)線通向第二容器外，兩在密閉容器外的導(dǎo)線可與用電器相接。所述的第一容器與第二容器的體積比為1/10 1/2。所述的第一容器側(cè)壁能夠透光的部分面積占該側(cè)壁總面積的1/10 1/3。太陽(yáng)光只能通過(guò)第一容器側(cè)壁的透光處輻照第一容器中的極少部分光堿分子，而 絕大部分的光堿分子在避光處存放，其原理如圖1所示。所述的陰離子交換膜只允許光堿分子在水中經(jīng)光誘導(dǎo)能夠產(chǎn)生的氫氧根離子透 過(guò)，而不允許光堿分子本身和光堿分子在光照射后產(chǎn)生的陽(yáng)離子透過(guò)。所用的陰離子交換膜指的是在膜結(jié)構(gòu)中含有堿性活性基團(tuán)的陰離子交換膜。該含 有堿性活性基團(tuán)的陰離子交換膜能選擇性地只讓陰離子透過(guò)，而不讓陽(yáng)離子透過(guò)。所述的 堿性活性基團(tuán)選自強(qiáng)堿性，如季銨型[-NR3OH、-NRR2OH]；弱堿性，如伯胺型(-NH2)、仲胺型 (-NHR)、叔胺型(_NR2)等中的一種；其中R為脂肪烴取代基或芳香烴取代基，R2為2個(gè)脂肪 烴取代基、2個(gè)芳香烴取代基或1個(gè)為脂肪烴取代基1個(gè)為芳香烴取代基；R3為3個(gè)脂肪烴 取代基、3個(gè)芳香烴取代基、2個(gè)為脂肪烴取代基1個(gè)為芳香烴取代基、或1個(gè)為脂肪烴取代 基2個(gè)為芳香烴取代基。所述的脂肪烴是C2 C2(l的脂肪烴；所述的芳香烴是非稠環(huán)的C6 C3(l的芳香烴。所述的含有堿性活性基團(tuán)的陰離子交換膜優(yōu)選選自堿性活性基團(tuán)胺化的聚苯乙 烯膜、堿性活性基團(tuán)胺化的聚乙烯膜、堿性活性基團(tuán)胺化的聚氯乙烯膜、堿性活性基團(tuán)胺化 的聚丙烯膜等所組成的組中的至少一種。所述的第一容器中只盛放有光堿分子的水溶液，其光堿分子的水溶液的濃度為 1 u M 飽和溶液的濃度。
所述的第一容器中盛放有含有季銨鹽類(lèi)型的表面活性劑和氯化鈉或氯化鉀的光 堿分子的水溶液中的光堿分子的濃度為1 P M 飽和溶液的濃度，氯化鈉或氯化鉀的濃度 為1 ii M 6M，表面活性劑的濃度為1 y M 0. 2M。所述的第二容器中的含有季銨鹽類(lèi)型的表面活性劑和氯化鈉或氯化鉀的水溶液 中的氯化鈉的濃度為1 P M 6M，表面活性劑的濃度為1 y M 0. 2M。所述的電極材料是鉬電極、銀/氯化銀電極或IT0電極等。所述的光堿分子是選自能夠直接溶于水或在表面活性劑的作用下能夠溶于水的 光堿分子中的一種。對(duì)于不能夠直接溶于水，需在表面活性劑的作用下才能夠溶于水的光堿分子，是 將光堿分子溶解在含有季銨鹽類(lèi)型的表面活性劑和氯化鈉或氯化鉀的水中，其中，在水中 的季銨鹽類(lèi)型的表面活性劑的濃度為1 P M 0. 2M，氯化鈉或氯化鉀的濃度為1 y M 6M， 光堿分子的濃度為IpM 飽和溶液的濃度。即在光堿分子的水溶液中，此光堿分子在光照 的作用下發(fā)生光解反應(yīng)后使光堿分子的水溶液PH值能發(fā)生明顯的變化。所述的光堿分子為在水溶液中或在含有季銨鹽類(lèi)型的表面活性劑和氯化鈉或氯 化鉀的水溶液中經(jīng)光的照射作用下能夠發(fā)生光解反應(yīng)分解為氫氧根離子及陽(yáng)離子，且在避 光條件下氫氧根離子又能夠與光堿分子光解產(chǎn)生的陽(yáng)離子重新形成光解前的光堿分子。所述的在季銨鹽類(lèi)型的表面活性劑的作用下能夠溶于水的光堿分子是具有以下 結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子 所述的能夠直接溶于水的光堿分子是具有以下結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子 所述的季銨鹽類(lèi)型的表面活性劑選自十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯 化銨、十二烷基三甲基溴化銨、十二烷基三甲基氯化銨等所組成的組中的至少一種。本發(fā)明主要是利用光堿分子在光作用下發(fā)生光解反應(yīng)，所產(chǎn)生氫氧根離子的濃度 梯度經(jīng)過(guò)陰離子交換膜進(jìn)行氫氧根離子交換而產(chǎn)生電流及電勢(shì)差對(duì)外做功；此過(guò)程中始終 利用光能激發(fā)光堿分子并利用光堿分子光解后產(chǎn)生的離子濃度梯度從而實(shí)現(xiàn)光堿分子和 離子的內(nèi)部循環(huán)，此內(nèi)部循環(huán)保證了產(chǎn)生的電流持續(xù)和恒定。如圖1所示。第一容器中的光堿分子有部分不能被光輻照到，如圖1中的避光部分 1的光堿分子；有部分能被光輻照到，如圖1中的透光部分2的光堿分子；能被光輻照的光 堿分子，其光解后產(chǎn)生的部分氫氧根離子及所有光解后產(chǎn)生的陽(yáng)離子向避光部分1擴(kuò)散， 而另一部分光解產(chǎn)生的部分氫氧根離子則通過(guò)陰離子交換膜向第二容器擴(kuò)散，致使第二容 器中的氫氧根離子的濃度增大，而光解后產(chǎn)生的陽(yáng)離子及向避光部分1擴(kuò)散的部分氫氧根 離子到達(dá)避光部分1后，其中的氫氧根離子和從第二容器擴(kuò)散來(lái)的氫氧根離子匯合與陽(yáng)離 子反應(yīng)并重新形成原始加入的光堿分子，此時(shí)避光部分1的光堿分子濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于透光部 分2的光堿分子濃度，因此，光堿分子從避光部分1向透光部分2轉(zhuǎn)移，從而在第一容器中 形成一個(gè)內(nèi)循環(huán)回路，此內(nèi)循環(huán)回路是保持輸出電流持續(xù)和恒定的基礎(chǔ)和保證。對(duì)于電池 中的光堿分子來(lái)說(shuō)，要求其能夠直接溶于水或在含有季銨鹽類(lèi)型的表面活性劑和氯化鈉或 氯化鉀的作用下溶于水，其中，不能直接溶解于水中的光堿分子，則將光堿分子溶解在含有 季銨鹽類(lèi)型的表面活性劑和氯化鈉或氯化鉀的水中，其中，季銨鹽類(lèi)型的表面活性劑和氯 化鈉或氯化鉀的光堿分子的水溶液中的光堿分子的濃度為1 P M 飽和溶液的濃度，氯化 鈉或氯化鉀的濃度為1 P M 6M，表面活性劑的濃度為1 y M 0. 2M。即在光堿分子的水溶 液中，此光堿分子在光照的作用下發(fā)生光解反應(yīng)后使光堿分子的水溶液PH值能發(fā)生明顯的變化，避光部分的氫氧根離子還能與光堿分子產(chǎn)生的陽(yáng)離子重新形成光堿分子。電極材 料采用鉬電極、銀/氯化銀電極、IT0電極等中的任意兩種組合，優(yōu)選采用化學(xué)穩(wěn)定性極高 的鉬電極。該光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池的工作原理為太陽(yáng)光照射只盛放有光堿分 子的水溶液的第一容器之前，或太陽(yáng)光照射盛放有含有季銨鹽類(lèi)型的表面活性劑和氯化鈉 或氯化鉀的光堿分子的水溶液的第一容器之前，陰離子交換膜兩側(cè)溶液中的離子的種類(lèi)及 濃度相同，第一容器與第二容器中的離子處于相對(duì)平衡狀態(tài)；當(dāng)太陽(yáng)光照射盛放有光堿分 子的水溶液或盛放有含有季銨鹽類(lèi)型的表面活性劑和氯化鈉或氯化鉀的光堿分子的水溶 液的第一容器中的透光部分2時(shí)，光輻照到的光堿分子在光的作用下發(fā)生光解反應(yīng)，產(chǎn)生 氫氧根離子的濃度梯度通過(guò)陰離子交換膜交換到第二容器中，與此同時(shí)光解反應(yīng)產(chǎn)生的陽(yáng) 離子和部分氫氧根離子則在濃度梯度的作用下擴(kuò)散到第一容器中的避光部分1，第二容器 中的氫氧根離子也會(huì)在濃度梯度的作用下向避光部分1擴(kuò)散，最終氫氧根離子和陽(yáng)離子在 第一容器中的避光部分1形成原始使用的光堿分子，第一容器中避光部分1的光堿分子濃 度又會(huì)比第一容器中透光部分2的濃度高，因此在濃度梯度作用下，光堿分子從避光部分1 向透光部分2轉(zhuǎn)移，從而在第一容器中形成一個(gè)內(nèi)循環(huán)回路，由此完成一個(gè)循環(huán)。在此循環(huán) 過(guò)程中，置于陰離子交換膜兩側(cè)的電極就會(huì)有電流及電勢(shì)產(chǎn)生，只要連續(xù)光照使循環(huán)進(jìn)行 就會(huì)有比較恒定的電流產(chǎn)生。其工作原理見(jiàn)圖1。本發(fā)明的光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池與傳統(tǒng)薄膜太陽(yáng)能電池不同，主要是利 用光堿分子在光的作用下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，之后形成氫氧根離子濃度梯度和陽(yáng)離子的濃度 梯度，形成的氫氧根離子濃度梯度經(jīng)過(guò)陰離子交換膜輸運(yùn)帶電荷的氫氧根離子從而實(shí)現(xiàn)了 把分子動(dòng)能轉(zhuǎn)變成電能的過(guò)程，而陽(yáng)離子則與擴(kuò)散過(guò)來(lái)的氫氧根離子重新形成原始的光堿 分子，重新形成的光堿分子又重新擴(kuò)散到能被光輻照的第一容器中的透光部分2 ；連續(xù)進(jìn) 行光照及不斷產(chǎn)生的氫氧根離子和光堿分子的內(nèi)部循環(huán)運(yùn)動(dòng)是實(shí)現(xiàn)可再生、持續(xù)發(fā)電的基 石出。本發(fā)明的光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池能夠有效地解決工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的大量 的電力緊張以及根本無(wú)電的邊疆和山區(qū)的用電問(wèn)題，只要光堿分子在太陽(yáng)光作用下發(fā)生光 解反應(yīng)產(chǎn)生的氫氧根離子經(jīng)過(guò)陰離子交換膜就可以發(fā)生交換作用而發(fā)電。本發(fā)明的光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池的特點(diǎn)是，不受外界動(dòng)力和能源的束 縛，僅用太陽(yáng)光照射光堿分子發(fā)生光化學(xué)分解反應(yīng)就可以發(fā)電。且不受空間限制，應(yīng)用前景 非常廣闊。本發(fā)明的光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池，是利用太陽(yáng)能分解光堿分子產(chǎn)生濃度 梯度的這種發(fā)電方式與傳統(tǒng)的薄膜太陽(yáng)能電池相比，成本低。本發(fā)明的光誘導(dǎo)氫氧根離子 化太陽(yáng)能電池在新能源的開(kāi)發(fā)方面更加具有創(chuàng)新性和應(yīng)用價(jià)值。利用光堿分子在光的作用下產(chǎn)生氫氧根離子濃度梯度，再利用氫氧根離子交換原 理形成電勢(shì)差，經(jīng)外電路直接產(chǎn)生電能而制成本發(fā)明的電池，其經(jīng)濟(jì)性，環(huán)保性，可再生性 效果好。由于太陽(yáng)光照射后在電化學(xué)池的內(nèi)部能夠?qū)崿F(xiàn)離子及光堿分子的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，所以 使產(chǎn)生電流恒定且能不斷向外輸出?？蓱?yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、交通、科研以及民用等行 業(yè)。特別對(duì)于偏遠(yuǎn)的電力設(shè)施不很完備的地區(qū)使用該電池更有現(xiàn)實(shí)意義。本發(fā)明將太陽(yáng)能與光堿分子聯(lián)合起來(lái)制備得到的光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電 池具有來(lái)源廣泛、清潔、可再生等特性。


圖1.本發(fā)明光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池的原理示意圖。圖2.本發(fā)明光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3.光堿分子在光照過(guò)程中產(chǎn)生的電流隨時(shí)間變化關(guān)系曲線。圖4.光堿分子在光照過(guò)程中產(chǎn)生的電壓與時(shí)間變化關(guān)系曲線。附圖標(biāo)記1.避光部分4.電極B0H 光堿分子
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1.請(qǐng)參見(jiàn)圖1和圖2。光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池包括作為光電化學(xué)池的密閉 容器、只允許光堿分子在水中經(jīng)光誘導(dǎo)能夠產(chǎn)生的氫氧根離子透過(guò)，而不允許光堿分子本 身和光堿分子在光照射后產(chǎn)生的陽(yáng)離子透過(guò)的作為陰離子交換膜5的含有-N+(CH3)30H_強(qiáng) 堿性基團(tuán)的聚乙烯陰離子交換膜、在水中經(jīng)光誘導(dǎo)能夠產(chǎn)生氫氧根離子的前述式1結(jié)構(gòu)的 三芳胺光堿分子(該光堿分子在圖1中以B0H表示，B0H分解后產(chǎn)生的陽(yáng)離子用B+表示) 以及鉬電極4。所述的含有-N+(CH3)30H_強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚乙烯陰離子交換膜與密閉容器的四個(gè)內(nèi) 壁密封相連接，并且該陰離子交換膜作為隔膜將所述的密閉容器分成體積不相等的第一容 器和第二容器，此密閉容器由聚四氟乙烯材料制成，其中，第一容器與第二容器的體積比為 1/2 ；在第一容器中盛放有含有0. 2mM氯化鈉、0. 1M十六烷基三甲基溴化銨和0. 48mM的前 述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子的水溶液，在第二容器中盛放含有0. 2mM氯化鈉和0. 1M十六 烷基三甲基溴化銨的水溶液。所述的含有0. 48mM前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子的水溶液是將前述式1結(jié)構(gòu) 的三芳胺光堿分子溶解在含有0. 1M十六烷基三甲基溴化銨和0. 2mM氯化鈉的水中配制而 成。所述的密閉容器只有其中所述的第一容器的一側(cè)壁有一處地方能夠透光，使第一 容器里包含避光部分1和透光部分2，透過(guò)部分由石英玻璃制備，而其余密閉容器的壁為不 能透光，第一容器側(cè)壁能夠透光的部分面積占該側(cè)壁總面積的1/3 ；從側(cè)壁透光處透過(guò)的 光與含有-N+(CH3)30H_強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚乙烯陰離子交換膜成90度入射角。在第一容器中的透光部分處設(shè)置的電極為鉬陽(yáng)極；在第二容器中設(shè)置的電極為鉬 陰極；所述的鉬陽(yáng)極和鉬陰極的導(dǎo)線通向密閉容器外后可與用電器相接。光照前，第一容器中盛放的含有0.2mM氯化鈉、0. 1M十六烷基三甲基溴化銨和 0. 48mM的前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子的水溶液與第二容器中盛放的含有0. 2mM氯化鈉 和0. 1M十六烷基三甲基溴化銨的水溶液經(jīng)過(guò)放置一段時(shí)間后，含有-N+(CH3)30H_強(qiáng)堿性基 團(tuán)的聚乙烯陰離子交換膜兩側(cè)溶液中的離子的種類(lèi)及濃度相同，第一容器與第二容器中的 離子處于相對(duì)平衡狀態(tài)，此時(shí)的電流值接近為零。當(dāng)在第一容器處加15mWcnT2光照后，光從
2.透光部分3.第二容器
5.陰離子交換膜 6.光源
B+ 光堿分子分解后產(chǎn)生的陽(yáng)離子第一容器側(cè)壁的透光處輻照到第一容器里的前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子，由于前述式 1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氫氧根離子及陽(yáng)離子，致使第一容器中避光 部分1處的同時(shí)含有0. 1M十六烷基三甲基溴化銨、0. 2mM氯化鈉和0. 48mM前述式1結(jié)構(gòu)的 三芳胺光堿分子的水溶液，及透光部分2處的同時(shí)含有0. 1M十六烷基三甲基溴化銨、0. 2mM 氯化鈉和在光照作用下使0. 48mM前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子光解后生成的陽(yáng)離子和 氫氧根離子的水溶液，與第二容器中的含有0. 1M十六烷基三甲基溴化銨和0. 2mM氯化鈉的 水溶液中的陽(yáng)離子和氫氧根離子濃度不相等，使第一容器與第二容器中的離子處于不平衡 狀態(tài)。如圖1所示，第一容器中的透光部分2處的前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子光解反 應(yīng)后產(chǎn)生的部分氫氧根離子在濃度梯度的作用下經(jīng)含有-礦(CH3)30H_強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚乙烯 陰離子交換膜向第二容器擴(kuò)散，部分氫氧根離子和陽(yáng)離子分別在濃度梯度作用下擴(kuò)散到第 一容器中的不能被光輻照的避光部分1處；與此同時(shí)，由第一容器的透光部分2處擴(kuò)散到 第二容器3中的氫氧根離子會(huì)進(jìn)一步由第二容器擴(kuò)散到第一容器的避光部分1處，之后再 與從第一容器的透光部分2處擴(kuò)散過(guò)來(lái)的陽(yáng)離子作用重新形成原始加入的光堿分子，最后 導(dǎo)致第一容器中的避光部分1處的光堿分子的濃度又會(huì)比第一容器中透光部分2處的光堿 分子的濃度高，因此在濃度梯度作用下，光堿分子又重新擴(kuò)散到能被光輻照到的透光部分2 處，致此完成一個(gè)循環(huán)。在此循環(huán)過(guò)程中，置于含有_礦(013)30『強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚乙烯陰離 子交換膜兩側(cè)的鉬電極就會(huì)有電流及電勢(shì)產(chǎn)生，只要連續(xù)光照使循環(huán)進(jìn)行就會(huì)有比較恒定 的電流產(chǎn)生。實(shí)驗(yàn)中所用的電流及電勢(shì)的測(cè)量?jī)x器分別為美國(guó)吉時(shí)利儀器公司的6487皮 安計(jì)和2482A電壓計(jì)。圖3表示此光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池的光電流隨時(shí)間變化關(guān)系曲線圖避 光保存時(shí)，第一容器中盛放的含有0. 2mM氯化鈉、0. 1M十六烷基三甲基溴化銨和0. 48mM的 前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子的水溶液與第二容器中盛放的含有0. 2mM氯化鈉和0. 1M 十六烷基三甲基溴化銨的水溶液經(jīng)過(guò)放置一段時(shí)間后，含有-N+(CH3)3OH_強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚 乙烯陰離子交換膜兩側(cè)溶液中的離子的種類(lèi)及濃度相同，離子處于相對(duì)平衡狀態(tài)，此時(shí)的 電流值接近為零。光照同時(shí)測(cè)電流，15mWcnT2光照，電流隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng)電流逐漸變大， 最大值達(dá)到100微安，說(shuō)明光照時(shí)前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子發(fā)生了光解反應(yīng)，光解反 應(yīng)產(chǎn)生的氫氧根離子在濃度梯度作用下實(shí)現(xiàn)跨膜運(yùn)輸，所以逐漸產(chǎn)生很大的電流；隨著輻 照時(shí)間的增長(zhǎng)，光解產(chǎn)生的氫氧根離子濃度梯度逐漸降低并最后穩(wěn)定，光照時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)， 電流基本保持不變，為20微安。圖4表示此光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池的電勢(shì)隨時(shí)間變化關(guān)系曲線圖避光 保存時(shí)，第一容器中盛放的含有0. 2mM氯化鈉、0. 1M十六烷基三甲基溴化銨和0. 48mM的 前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子的水溶液與第二容器中盛放的含有0. 2mM氯化鈉和0. 1M 十六烷基三甲基溴化銨的水溶液經(jīng)過(guò)放置一段時(shí)間后，含有-N+(CH3)3OH_強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚 乙烯陰離子交換膜兩側(cè)溶液中的離子的種類(lèi)及濃度相同，離子處于相對(duì)平衡狀態(tài)，此時(shí)電 勢(shì)接近于零。光照同時(shí)測(cè)電勢(shì)，15mWcnT2光照，電勢(shì)隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng)電勢(shì)逐漸變大，說(shuō) 明光照時(shí)前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子發(fā)生了光解反應(yīng)，光解反應(yīng)產(chǎn)生的氫氧根離子 在濃度梯度作用下實(shí)現(xiàn)跨膜運(yùn)輸，一段時(shí)間后，在含有-N+(CH3)30H_強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚乙烯 陰離子交換膜兩側(cè)溶液中的帶相反電荷的離子濃度達(dá)到一最大穩(wěn)定值，其產(chǎn)生的相應(yīng)電 勢(shì)值約為0. 55伏；隨著輻照時(shí)間的增長(zhǎng)，光解產(chǎn)生的氫氧根離子濃度梯度逐漸降低，但含有-N+(CH3)30H_強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚乙烯陰離子交換膜兩側(cè)溶液中的帶相反電荷的離子卻基本 處于相對(duì)平衡狀態(tài)，電勢(shì)值基本保持不變。實(shí)施例2.改變第一容器與第二容器的體積比為1/10，同時(shí)使第一容器與第二容器中氯化鉀 的濃度配成6M，其它條件同實(shí)施例1。請(qǐng)參見(jiàn)圖1和圖2。光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池包括作為光電化學(xué)池的密閉 容器、只允許光堿分子在水中經(jīng)光誘導(dǎo)能夠產(chǎn)生的氫氧根離子透過(guò)，而不允許光堿分子本 身和光堿分子在光照射后產(chǎn)生的陽(yáng)離子透過(guò)的作為陰離子交換膜5的含有-礦(013)3011-強(qiáng) 堿性基團(tuán)的聚乙烯陰離子交換膜、在水中經(jīng)光誘導(dǎo)能夠產(chǎn)生氫氧根離子的前述式1結(jié)構(gòu)的 三芳胺光堿分子(該光堿分子在圖1中以B0H表示，B0H分解后產(chǎn)生的陽(yáng)離子用B+表示) 以及鉬電極4。所述的含有-N+(CH3)30H_強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚乙烯陰離子交換膜與密閉容器的四個(gè)內(nèi) 壁密封相連接，并且該陰離子交換膜作為隔膜將所述的密閉容器分成體積不相等的第一容 器和第二容器，此密閉容器由聚四氟乙烯材料制成，其中，第一容器與第二容器的體積比為 1/10 ；在第一容器中盛放有含有6M氯化鉀、0. 1M十六烷基三甲基溴化銨和0. 48mM的前述 式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子的水溶液，在第二容器中盛放含有6M氯化鉀和0. 1M十六烷基 三甲基溴化銨的水溶液。所述的含有0. 48mM前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子的水溶液是將前述式1結(jié)構(gòu) 的三芳胺光堿分子溶解在含有0. 1M十六烷基三甲基溴化銨和6M氯化鉀的水中配制而成。所述的密閉容器只有其中所述的第一容器的一側(cè)壁有一處地方能夠透光，使第一 容器里包含避光部分1和透光部分2，透過(guò)部分由石英玻璃制備，而其余密閉容器的壁為不 能透光，第一容器側(cè)壁能夠透光的部分面積占該側(cè)壁總面積的1/3 ；從側(cè)壁透光處透過(guò)的 光與含有-N+(CH3)30H_強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚乙烯陰離子交換膜成90度入射角。在第一容器中的透光部分處設(shè)置的電極為鉬陽(yáng)極；在第二容器中設(shè)置的電極為鉬 陰極；所述的鉬陽(yáng)極和鉬陰極的導(dǎo)線通向密閉容器外后可與用電器相接。光照前，第一容器中盛放的含有6M氯化鉀、0. 1M十六烷基三甲基溴化銨和0. 48mM 的前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子的水溶液與第二容器中盛放的含有6M氯化鉀和0. 1M 十六烷基三甲基溴化銨的水溶液經(jīng)過(guò)放置一段時(shí)間后，含有_礦(013)3011_強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚 乙烯陰離子交換膜兩側(cè)溶液中的離子的種類(lèi)及濃度相同，第一容器與第二容器中的離子處 于相對(duì)平衡狀態(tài)，此時(shí)的電流值接近為零。當(dāng)在第一容器處加15mWcnT2光照后，光從第一 容器側(cè)壁的透光處輻照到第一容器里的前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子，由于前述式1結(jié) 構(gòu)的三芳胺光堿分子發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氫氧根離子及陽(yáng)離子，致使第一容器中避光部分 1處的同時(shí)含有0. 1M十六烷基三甲基溴化銨、6M氯化鉀和0. 48mM前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺 光堿分子的水溶液，及透光部分2處的同時(shí)含有0. 1M十六烷基三甲基溴化銨、6M氯化鉀和 在光照作用下使0. 48mM前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子光解后生成的陽(yáng)離子和氫氧根離 子的水溶液，與第二容器中的含有0. 1M十六烷基三甲基溴化銨和6M氯化鉀的水溶液中的 陽(yáng)離子和氫氧根離子濃度不相等，使第一容器與第二容器中的離子處于不平衡狀態(tài)。如圖 1所示，第一容器中的透光部分2處的前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子光解反應(yīng)后產(chǎn)生的 部分氫氧根離子在濃度梯度的作用下經(jīng)含有_礦(013)3011_強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚乙烯陰離子交換膜向第二容器擴(kuò)散，部分氫氧根離子和陽(yáng)離子分別在濃度梯度作用下擴(kuò)散到第一容器中的 不能被光輻照的避光部分1處；與此同時(shí)，由第一容器的透光部分2處擴(kuò)散到第二容器3中 的氫氧根離子會(huì)進(jìn)一步由第二容器擴(kuò)散到第一容器的避光部分1處，之后再與從第一容器 的透光部分2處擴(kuò)散過(guò)來(lái)的陽(yáng)離子作用重新形成原始加入的光堿分子，最后導(dǎo)致第一容器 中的避光部分1處的光堿分子的濃度又會(huì)比第一容器中透光部分2處的光堿分子的濃度 高，因此在濃度梯度作用下，光堿分子又重新擴(kuò)散到能被光輻照到的透光部分2處，致此完 成一個(gè)循環(huán)。在此循環(huán)過(guò)程中，置于含有-n+(ch3)3oh_強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚乙烯陰離子交換膜 兩側(cè)的鉬電極就會(huì)有電流及電勢(shì)產(chǎn)生，只要連續(xù)光照使循環(huán)進(jìn)行就會(huì)有比較恒定的電流產(chǎn) 生。其中，穩(wěn)定的電流值可達(dá)13微安，穩(wěn)定的電勢(shì)值可達(dá)0. 18伏。實(shí)驗(yàn)中所用的電流及電 勢(shì)的測(cè)量?jī)x器分別為美國(guó)吉時(shí)利儀器公司的6487皮安計(jì)和2482A電壓計(jì)。實(shí)施例3.第一容器與第二容器的體積比為1/2，改變側(cè)壁透光面積使能夠透光的部分面積 占該側(cè)壁總面積的1/10，同時(shí)使第一容器與第二容器中的0. 1M十六烷基三甲基溴化銨改 變?yōu)?. 2M十二烷基三甲基氯化銨，同時(shí)使第一容器中的前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子的 濃度降低至ipm，其它條件同實(shí)施例1。請(qǐng)參見(jiàn)圖1和圖2。光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池包括作為光電化學(xué)池的密閉 容器、只允許光堿分子在水中經(jīng)光誘導(dǎo)能夠產(chǎn)生的氫氧根離子透過(guò)，而不允許光堿分子本 身和光堿分子在光照射后產(chǎn)生的陽(yáng)離子透過(guò)的作為陰離子交換膜5的含有-礦(013)3011-強(qiáng) 堿性基團(tuán)的聚乙烯陰離子交換膜、在水中經(jīng)光誘導(dǎo)能夠產(chǎn)生氫氧根離子的前述式1結(jié)構(gòu)的 三芳胺光堿分子(該光堿分子在圖1中以b0h表示，b0h分解后產(chǎn)生的陽(yáng)離子用b+表示) 以及鉬電極4。所述的含有-n+(ch3)30h_強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚乙烯陰離子交換膜與密閉容器的四個(gè)內(nèi) 壁密封相連接，并且該陰離子交換膜作為隔膜將所述的密閉容器分成體積不相等的第一容 器和第二容器，此密閉容器由聚四氟乙烯材料制成，其中，第一容器與第二容器的體積比為 1/2 ；在第一容器中盛放有含有0. 2mm氯化鈉、0. 2m十二烷基三甲基氯化銨和1 p m的前述 式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子的水溶液，在第二容器中盛放含有0. 2mm氯化鈉和0. 2m十二烷 基三甲基氯化銨的水溶液。所述的含有1 y m前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子的水溶液是將前述式1結(jié)構(gòu)的 三芳胺光堿分子溶解在含有0. 2m十二烷基三甲基氯化銨和0. 2mm氯化鈉的水中配制而成。所述的密閉容器只有其中所述的第一容器的一側(cè)壁有一處地方能夠透光，使第一 容器里包含避光部分1和透光部分2，透過(guò)部分由石英玻璃制備，而其余密閉容器的壁為不 能透光，第一容器側(cè)壁能夠透光的部分面積占該側(cè)壁總面積的1/10 ；從側(cè)壁透光處透過(guò)的 光與含有_礦(013)3011_強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚乙烯陰離子交換膜成90度入射角。在第一容器中的透光部分處設(shè)置的電極為鉬陽(yáng)極；在第二容器中設(shè)置的電極為鉬 陰極；所述的鉬陽(yáng)極和鉬陰極的導(dǎo)線通向密閉容器外后可與用電器相接。光照前，第一容器中盛放的含有0. 2mm氯化鈉、0. 2m十二烷基三甲基氯化銨和 1 u m的前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子的水溶液與第二容器中盛放的含有0. 2mm氯化鈉 和0. 2m十二烷基三甲基氯化銨的水溶液經(jīng)過(guò)放置一段時(shí)間后，含有-n+(ch3)30h_強(qiáng)堿性基 團(tuán)的聚乙烯陰離子交換膜兩側(cè)溶液中的離子的種類(lèi)及濃度相同，第一容器與第二容器中的離子處于相對(duì)平衡狀態(tài)，此時(shí)的電流值接近為零。當(dāng)在第一容器處加15mWcnT2光照后，光從 第一容器側(cè)壁的透光處輻照到第一容器里的前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子，由于前述式 1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氫氧根離子及陽(yáng)離子，致使第一容器中避光 部分1處的同時(shí)含有0. 2M十二烷基三甲基氯化銨、0. 2mM氯化鈉和1 y M前述式1結(jié)構(gòu)的 三芳胺光堿分子的水溶液，及透光部分2處的同時(shí)含有0. 2M十二烷基三甲基氯化銨、0. 2mM 氯化鈉和在光照作用下使1 P M前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子光解后生成的陽(yáng)離子和氫 氧根離子的水溶液，與第二容器中的含有0. 2M十二烷基三甲基氯化銨和0. 2mM氯化鈉的水 溶液中的陽(yáng)離子和氫氧根離子濃度不相等，使第一容器與第二容器中的離子處于不平衡狀 態(tài)。如圖1所示，第一容器中的透光部分2處的前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子光解反應(yīng) 后產(chǎn)生的部分氫氧根離子在濃度梯度的作用下經(jīng)含有-N+(CH3)3OH_強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚乙烯陰 離子交換膜向第二容器擴(kuò)散，部分氫氧根離子和陽(yáng)離子分別在濃度梯度作用下擴(kuò)散到第一 容器中的不能被光輻照的避光部分1處；與此同時(shí)，由第一容器的透光部分2處擴(kuò)散到第二 容器3中的氫氧根離子會(huì)進(jìn)一步由第二容器擴(kuò)散到第一容器的避光部分1處，之后再與從 第一容器的透光部分2處擴(kuò)散過(guò)來(lái)的陽(yáng)離子作用重新形成原始加入的光堿分子，最后導(dǎo)致 第一容器中的避光部分1處的光堿分子的濃度又會(huì)比第一容器中透光部分2處的光堿分子 的濃度高，因此在濃度梯度作用下，光堿分子又重新擴(kuò)散到能被光輻照到的透光部分2處， 致此完成一個(gè)循環(huán)。在此循環(huán)過(guò)程中，置于含有-N+(CH3)30H_強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚乙烯陰離子交 換膜兩側(cè)的鉬電極就會(huì)有電流及電勢(shì)產(chǎn)生，只要連續(xù)光照使循環(huán)進(jìn)行就會(huì)有比較恒定的電 流產(chǎn)生。其中，穩(wěn)定的電流值可達(dá)11微安，穩(wěn)定的電勢(shì)值可達(dá)0.11伏。實(shí)驗(yàn)中所用的電流 及電勢(shì)的測(cè)量?jī)x器分別為美國(guó)吉時(shí)利儀器公司的6487皮安計(jì)和2482A電壓計(jì)。實(shí)施例4.使用含有-N+ph (CH3) 20H_強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚乙烯和含有-N+ph (CH3) 20H_強(qiáng)堿性基團(tuán) 的聚丙烯復(fù)合的陰離子交換膜，同時(shí)使用銀/氯化銀電極與外電路連接，其它條件同實(shí)施 例1。其中ph為苯。請(qǐng)參見(jiàn)圖1和圖2。光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池包括作為光電化學(xué)池 的密閉容器、只允許光堿分子在水中經(jīng)光誘導(dǎo)能夠產(chǎn)生的氫氧根離子透過(guò)，而不允許 光堿分子本身和光堿分子在光照射后產(chǎn)生的陽(yáng)離子透過(guò)的作為陰離子交換膜5的含 有-礦ph (ch3) 2or強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚乙烯和含有-N+ph (ch3) 2or強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚丙烯復(fù)合的 陰離子交換膜、在水中經(jīng)光誘導(dǎo)能夠產(chǎn)生氫氧根離子的前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子 (該光堿分子在圖1中以B0H表示，B0H分解后產(chǎn)生的陽(yáng)離子用B+表示)以及銀/氯化銀 電極4。所述的含有-N+ph (CH3) 20H_強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚乙烯和含有-N+ph (CH3) 20H_強(qiáng)堿性基 團(tuán)的聚丙烯復(fù)合的陰離子交換膜與密閉容器的四個(gè)內(nèi)壁密封相連接，并且該陰離子交換 膜作為隔膜將所述的密閉容器分成體積不相等的第一容器和第二容器，此密閉容器由聚 四氟乙烯材料制成，其中，第一容器與第二容器的體積比為1/2 ；在第一容器中盛放有含有 0. 2mM氯化鈉、0. 1M十六烷基三甲基溴化銨和0. 48mM的前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子的 水溶液，在第二容器中盛放含有0. 2mM氯化鈉和0. 1M十六烷基三甲基溴化銨的水溶液。所述的含有0. 48mM前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子的水溶液是將前述式1結(jié)構(gòu) 的三芳胺光堿分子溶解在含有0. 1M十六烷基三甲基溴化銨和0. 2mM氯化鈉的水中配制而成。所述的密閉容器只有其中所述的第一容器的一側(cè)壁有一處地方能夠透光，使第一 容器里包含避光部分1和透光部分2，透過(guò)部分由石英玻璃制備，而其余密閉容器的壁為不 能透光，第一容器側(cè)壁能夠透光的部分面積占該側(cè)壁總面積的1/3 ；從側(cè)壁透光處透過(guò)的 光與含有-N+ph (ch3) 2or強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚乙烯和含有-N+ph (ch3) 2or強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚丙烯 復(fù)合的陰離子交換膜成90度入射角。在第一容器中的透光部分處設(shè)置的電極為銀/氯化銀陽(yáng)極；在第二容器中設(shè)置的 電極為銀/氯化銀陰極；所述的銀/氯化銀陽(yáng)極和銀/氯化銀陰極的導(dǎo)線通向密閉容器外 后可與用電器相接。光照前，第一容器中盛放的含有0.2mM氯化鈉、0. 1M十六烷基三甲基溴化銨和 0. 48mM的前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子的水溶液與第二容器中盛放的含有0. 2mM氯化鈉 和0. 1M十六烷基三甲基溴化銨的水溶液經(jīng)過(guò)放置一段時(shí)間后，含有-N+ph (CH3)20H_強(qiáng)堿性 基團(tuán)的聚乙烯和含有-N+ph(CH3)20H_強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚丙烯復(fù)合的陰離子交換膜兩側(cè)溶液中 的離子的種類(lèi)及濃度相同，第一容器與第二容器中的離子處于相對(duì)平衡狀態(tài)，此時(shí)的電流 值接近為零。當(dāng)在第一容器處加15mWcm_2光照后，光從第一容器側(cè)壁的透光處輻照到第一 容器里的前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子，由于前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子發(fā)生光化 學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氫氧根離子及陽(yáng)離子，致使第一容器中避光部分1處的同時(shí)含有0. 1M十六烷基 三甲基溴化銨、0. 2mM氯化鈉和0. 48mM前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子的水溶液，及透光 部分2處的同時(shí)含有0. 1M十六烷基三甲基溴化銨、0. 2mM氯化鈉和在光照作用下使0. 48mM 前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子光解后生成的陽(yáng)離子和氫氧根離子的水溶液，與第二容器 中的含有0. 1M十六烷基三甲基溴化銨和0. 2mM氯化鈉的水溶液中的陽(yáng)離子和氫氧根離子 濃度不相等，使第一容器與第二容器中的離子處于不平衡狀態(tài)。如圖1所示，第一容器中的 透光部分2處的前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子光解反應(yīng)后產(chǎn)生的部分氫氧根離子在濃度 梯度的作用下經(jīng)含有-N+ph(CH3)20H_強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚乙烯和含有-N^WCH^OH—強(qiáng)堿性基 團(tuán)的聚丙烯復(fù)合的陰離子交換膜向第二容器擴(kuò)散，部分氫氧根離子和陽(yáng)離子分別在濃度梯 度作用下擴(kuò)散到第一容器中的不能被光輻照的避光部分1處；與此同時(shí)，由第一容器的透 光部分2處擴(kuò)散到第二容器3中的氫氧根離子會(huì)進(jìn)一步由第二容器擴(kuò)散到第一容器的避光 部分1處，之后再與從第一容器的透光部分2處擴(kuò)散過(guò)來(lái)的陽(yáng)離子作用重新形成原始加入 的光堿分子，最后導(dǎo)致第一容器中的避光部分1處的光堿分子的濃度又會(huì)比第一容器中透 光部分2處的光堿分子的濃度高，因此在濃度梯度作用下，光堿分子又重新擴(kuò)散到能被光 輻照到的透光部分2處，致此完成一個(gè)循環(huán)。在此循環(huán)過(guò)程中，置于含有-N^wogwH-強(qiáng) 堿性基團(tuán)的聚乙烯和含有-N+ph(CH3)20H_強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚丙烯復(fù)合的陰離子交換膜兩側(cè)的 銀/氯化銀電極就會(huì)有電流及電勢(shì)產(chǎn)生，只要連續(xù)光照使循環(huán)進(jìn)行就會(huì)有比較恒定的電流 產(chǎn)生。其中，穩(wěn)定的電流值可達(dá)67微安，穩(wěn)定的電勢(shì)值可達(dá)0.42伏。實(shí)驗(yàn)中所用的電流及 電勢(shì)的測(cè)量?jī)x器分別為美國(guó)吉時(shí)利儀器公司的6487皮安計(jì)和2482A電壓計(jì)。實(shí)施例5.請(qǐng)參見(jiàn)圖1和圖2。光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池包括作為光電化學(xué)池的密閉 容器、只允許光堿分子在水中經(jīng)光誘導(dǎo)能夠產(chǎn)生的氫氧根離子透過(guò)，而不允許光堿分子本 身和光堿分子在光照射后產(chǎn)生的陽(yáng)離子透過(guò)的作為陰離子交換膜5的含有-礦(013)3011-強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚乙烯陰離子交換膜、在水中經(jīng)光誘導(dǎo)能夠產(chǎn)生氫氧根離子的前述式4結(jié)構(gòu)的 三芳胺光堿分子(該光堿分子在圖1中以BOH表示，BOH分解后產(chǎn)生的陽(yáng)離子用B+表示) 以及鉬電極4。所述的含有-N+(CH3)3OF強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚乙烯陰離子交換膜與密閉容器的四個(gè)內(nèi) 壁密封相連接，并且該陰離子交換膜作為隔膜將所述的密閉容器分成體積不相等的第一容 器和第二容器，此密閉容器由聚四氟乙烯材料制成，其中，第一容器與第二容器的體積比為 1/2 ；在第一容器中盛放有含有0. 48mM的前述式4結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子的水溶液，在第二 容器中盛放水。所述的含有0. 48mM前述式4結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子的水溶液是將前述式4結(jié)構(gòu) 的三芳胺光堿分子溶解在水中配制而成。所述的密閉容器只有其中所述的第一容器的一側(cè)壁有一處地方能夠透光，使第一 容器里包含避光部分1和透光部分2，透過(guò)部分由石英玻璃制備，而其余密閉容器的壁為不 能透光，第一容器側(cè)壁能夠透光的部分面積占該側(cè)壁總面積的1/3 ；從側(cè)壁透光處透過(guò)的 光與含有-N+(CH3)3OF強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚乙烯陰離子交換膜成90度入射角。在第一容器中的透光部分處設(shè)置的電極為鉬陽(yáng)極；在第二容器中設(shè)置的電極為鉬 陰極；所述的鉬陽(yáng)極和鉬陰極的導(dǎo)線通向密閉容器外，可與用電器相接。光照前，第一容器中盛放的含有0. 48mM的前述式4結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子的水溶 液與第二容器中盛放的水經(jīng)過(guò)放置一段時(shí)間后，含有-N+(CH3)3OH-強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚乙烯陰 離子交換膜兩側(cè)溶液中 的氫離子和氫氧根離子的濃度相同，第一容器與第二容器中的離子 處于相對(duì)平衡狀態(tài)，此時(shí)的電流值接近為零。當(dāng)在第一容器處加IOmWcnT2光照后，光從第一 容器側(cè)壁的透光處輻照到第一容器里的前述式4結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子，由于前述式4結(jié) 構(gòu)的三芳胺光堿分子發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氫氧根離子及陽(yáng)離子，致使第一容器中避光部分 1處的0. 48mM前述式4結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子的水溶液，及透光部分2處的在光照作用下 使0. 48mM前述式4結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子光解后生成的陽(yáng)離子和氫氧根離子的水溶液， 與第二容器中的水中的氫離子和氫氧根離子濃度不相等，使第一容器與第二容器中的離子 處于不平衡狀態(tài)。如圖1所示，第一容器中的透光部分2處的前述式4結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿 分子光解反應(yīng)后產(chǎn)生的部分氫氧根離子在濃度梯度的作用下經(jīng)含有-N+(CH3)3OF強(qiáng)堿性基 團(tuán)的聚乙烯陰離子交換膜向第二容器擴(kuò)散，部分氫氧根離子和陽(yáng)離子分別在濃度梯度作用 下擴(kuò)散到第一容器中的不能被光輻照的避光部分1處；與此同時(shí)，由第一容器的透光部分 2處擴(kuò)散到第二容器3中的氫氧根離子會(huì)進(jìn)一步由第二容器擴(kuò)散到第一容器的避光部分1 處，之后再與從第一容器的透光部分2處擴(kuò)散過(guò)來(lái)的陽(yáng)離子作用重新形成原始加入的光堿 分子，最后導(dǎo)致第一容器中的避光部分1處的光堿分子的濃度又會(huì)比第一容器中透光部分 2處的光堿分子的濃度高，因此在濃度梯度作用下，光堿分子又重新擴(kuò)散到能被光輻照到的 透光部分2處，致此完成一個(gè)循環(huán)。在此循環(huán)過(guò)程中，置于含有-N+(CH3)3OH-強(qiáng)堿性基團(tuán)的 聚乙烯陰離子交換膜兩側(cè)的鉬電極就會(huì)有電流及電勢(shì)產(chǎn)生，只要連續(xù)光照使循環(huán)進(jìn)行就會(huì) 有比較恒定的電流產(chǎn)生。其中，穩(wěn)定的電流值可達(dá)72微安，穩(wěn)定的電勢(shì)值可達(dá)0.56伏。實(shí) 驗(yàn)中所用的電流及電勢(shì)的測(cè)量?jī)x器分別為美國(guó)吉時(shí)利儀器公司的6487皮安計(jì)和2482A電 壓計(jì)。實(shí)施例6.
改變第一容器與第二容器的體積比為1/5，同時(shí)使第一容器與第二容器中氯化鉀 的濃度配成3M，陰離子交換膜5為含有-NCH3Ph弱堿性基團(tuán)的聚乙烯陰離子交換膜，其它條 件同實(shí)施例1。請(qǐng)參見(jiàn)圖1和圖2。光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池包括作為光電化學(xué)池的密閉 容器、只允許光堿分子在水中經(jīng)光誘導(dǎo)能夠產(chǎn)生的氫氧根離子透過(guò)，而不允許光堿分子本 身和光堿分子在光照射后產(chǎn)生的陽(yáng)離子透過(guò)的作為陰離子交換膜5的含有-NCH3Ph弱堿性 基團(tuán)的聚乙烯陰離子交換膜、在水中經(jīng)光誘導(dǎo)能夠產(chǎn)生氫氧根離子的前述式1結(jié)構(gòu)的三芳 胺光堿分子(該光堿分子在圖1中以BOH表示，BOH分解后產(chǎn)生的陽(yáng)離子用B+表示)以及 鉬電極4。所述的含有-NCH3Ph弱堿性基團(tuán)的聚乙烯陰離子交換膜與密閉容器的四個(gè)內(nèi)壁密 封相連接，并且該陰離子交換膜作為隔膜將所述的密閉容器分成體積不相等的第一容器和 第二容器，此密閉容器由聚四氟乙烯材料制成，其中，第一容器與第二容器的體積比為1/5 ； 在第一容器中盛放有含有3M氯化鉀、0. IM十六烷基三甲基溴化銨和0. 48mM的前述式1結(jié) 構(gòu)的三芳胺光堿分子的水溶 液，在第二容器中盛放含有3M氯化鉀和0. IM十六烷基三甲基 溴化銨的水溶液。所述的含有0. 48mM前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子的水溶液是將前述式1結(jié)構(gòu) 的三芳胺光堿分子溶解在含有0. IM十六烷基三甲基溴化銨和3M氯化鉀的水中配制而成。所述的密閉容器只有其中所述的第一容器的一側(cè)壁有一處地方能夠透光，使第一 容器里包含避光部分1和透光部分2，透過(guò)部分由石英玻璃制備，而其余密閉容器的壁為不 能透光，第一容器側(cè)壁能夠透光的部分面積占該側(cè)壁總面積的1/3 ；從側(cè)壁透光處透過(guò)的 光與含有-NCH3Ph弱堿性基團(tuán)的聚乙烯陰離子交換膜成90度入射角。在第一容器中的透光部分處設(shè)置的電極為鉬陽(yáng)極；在第二容器中設(shè)置的電極為鉬 陰極；所述的鉬陽(yáng)極和鉬陰極的導(dǎo)線通向密閉容器外后可與用電器相接。光照前，第一容器中盛放的含有3M氯化鉀、0. IM十六烷基三甲基溴化銨和0. 48mM 的前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子的水溶液與第二容器中盛放的含有3M氯化鉀和0. IM 十六烷基三甲基溴化銨的水溶液經(jīng)過(guò)放置一段時(shí)間后，含有-NCH3Ph弱堿性基團(tuán)的聚乙烯 陰離子交換膜兩側(cè)溶液中的離子的種類(lèi)及濃度相同，第一容器與第二容器中的離子處于相 對(duì)平衡狀態(tài)，此時(shí)的電流值接近為零。當(dāng)在第一容器處加15mWcnT2光照后，光從第一容器側(cè) 壁的透光處輻照到第一容器里的前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子，由于前述式1結(jié)構(gòu)的三 芳胺光堿分子發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氫氧根離子及陽(yáng)離子，致使第一容器中避光部分1處的 同時(shí)含有0. IM十六烷基三甲基溴化銨、3M氯化鉀和0. 48mM前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分 子的水溶液，及透光部分2處的同時(shí)含有0. IM十六烷基三甲基溴化銨、3M氯化鉀和在光照 作用下使0. 48mM前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子光解后生成的陽(yáng)離子和氫氧根離子的水 溶液，與第二容器中的含有0. IM十六烷基三甲基溴化銨和3M氯化鉀的水溶液中的陽(yáng)離子 和氫氧根離子濃度不相等，使第一容器與第二容器中的離子處于不平衡狀態(tài)。如圖1所示， 第一容器中的透光部分2處的前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子光解反應(yīng)后產(chǎn)生的部分氫氧 根離子在濃度梯度的作用下經(jīng)含有-NCH3Ph弱堿性基團(tuán)的聚乙烯陰離子交換膜向第二容器 擴(kuò)散，部分氫氧根離子和陽(yáng)離子分別在濃度梯度作用下擴(kuò)散到第一容器中的不能被光輻照 的避光部分1處；與此同時(shí)，由第一容器的透光部分2處擴(kuò)散到第二容器3中的氫氧根離子會(huì)進(jìn)一步由第二容器擴(kuò)散到第一容器的避光部分1處，之后再與從第一容器的透光部分2 處擴(kuò)散過(guò)來(lái)的陽(yáng)離子作用重新形成原始加入的光堿分子，最后導(dǎo)致第一容器中的避光部分 1處的光堿分子的濃度又會(huì)比第一容器中透光部分2處的光堿分子的濃度高，因此在濃度 梯度作用下，光堿分子又重新擴(kuò)散到能被光輻照到的透光部分2處，致此完成一個(gè)循環(huán)。在 此循環(huán)過(guò)程中，置于含有-NCH3Ph弱堿性基團(tuán)的聚乙烯陰離子交換膜兩側(cè)的鉬電極就會(huì)有 電流及電勢(shì)產(chǎn)生，只要連續(xù)光照使循環(huán)進(jìn)行就會(huì)有比較恒定的電流產(chǎn)生。其中，穩(wěn)定的電流 值可達(dá)15微安，穩(wěn)定的電勢(shì)值可達(dá)0. 26伏。實(shí)驗(yàn)中所用的電流及電勢(shì)的測(cè)量?jī)x器分別為 美國(guó)吉時(shí)利儀器公司的6487皮安計(jì)和2482A電壓計(jì)。實(shí)施例7.第一容器與第二容器的體積比為1/2，改變側(cè)壁透光面積使能夠透光的部分面積 占該側(cè)壁總面積的1/10，同時(shí)使第一容器與第二容器中的0. IM十六烷基三甲基溴化銨改 變?yōu)?. 2M十二烷基三甲基氯化銨，同時(shí)使第一容器中的前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子的 濃度為飽和溶液濃度，其它條件同實(shí)施例1。請(qǐng)參見(jiàn)圖1和圖2。光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池包括作為光電化學(xué)池的密閉 容器、只允許光堿分子在水中經(jīng)光誘導(dǎo)能夠產(chǎn)生的氫氧根離子透過(guò)，而不允許光堿分子本 身和光堿分子在光照射后產(chǎn)生的陽(yáng)離子透過(guò)的作為陰離子交換膜5的含有-N+(CH3)3OH-強(qiáng) 堿性基團(tuán)的聚乙烯陰離子交換膜、在水中經(jīng)光誘導(dǎo)能夠產(chǎn)生氫氧根離子的前述式1結(jié)構(gòu)的 三芳胺光堿分子(該光堿分子在圖1中以BOH表示，BOH分解后產(chǎn)生的陽(yáng)離子用B+表示) 以及鉬電極4。所述的含有-N+(CH3)3OF強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚乙烯陰離子交換膜與密閉容器的四個(gè)內(nèi) 壁密封 相連接，并且該陰離子交換膜作為隔膜將所述的密閉容器分成體積不相等的第一容 器和第二容器，此密閉容器由聚四氟乙烯材料制成，其中，第一容器與第二容器的體積比為 1/2 ；在第一容器中盛放有含有0. 2mM氯化鈉、0. 2M十二烷基三甲基氯化銨和前述式1結(jié)構(gòu) 的飽和的三芳胺光堿分子溶液，在第二容器中盛放含有0. 2mM氯化鈉和0. 2M十二烷基三甲 基氯化銨的水溶液。所述的飽和的三芳胺光堿分子的水溶液是將前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子溶 解在含有0. 2M十二烷基三甲基氯化銨和0. 2mM氯化鈉的水中配制而成。所述的密閉容器只有其中所述的第一容器的一側(cè)壁有一處地方能夠透光，使第一 容器里包含避光部分1和透光部分2，透過(guò)部分由石英玻璃制備，而其余密閉容器的壁為不 能透光，第一容器側(cè)壁能夠透光的部分面積占該側(cè)壁總面積的1/10 ；從側(cè)壁透光處透過(guò)的 光與含有-N+(CH3)3OF強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚乙烯陰離子交換膜成90度入射角。在第一容器中的透光部分處設(shè)置的電極為鉬陽(yáng)極；在第二容器中設(shè)置的電極為鉬 陰極；所述的鉬陽(yáng)極和鉬陰極的導(dǎo)線通向密閉容器外后可與用電器相接。光照前，第一容器中盛放的含有0. 2mM氯化鈉、0. 2M十二烷基三甲基氯化銨和飽 和的三芳胺光堿分子的水溶液與第二容器中盛放的含有0. 2mM氯化鈉和0. 2M十二烷基三 甲基氯化銨的水溶液經(jīng)過(guò)放置一段時(shí)間后，含有-N+(CH3)30H_強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚乙烯陰離子 交換膜兩側(cè)溶液中的離子的種類(lèi)及濃度相同，第一容器與第二容器中的離子處于相對(duì)平衡 狀態(tài)，此時(shí)的電流值接近為零。當(dāng)在第一容器處加15mWcm_2光照后，光從第一容器側(cè)壁的 透光處輻照到第一容器里的前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子，由于前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氫氧根離子及陽(yáng)離子，致使第一容器中避光部分1處的同時(shí) 含有0. 2M十二烷基三甲基氯化銨、0. 2mM氯化鈉和飽和的三芳胺光堿分子的水溶液，及透 光部分2處的同時(shí)含有0. 2M十二烷基三甲基氯化銨、0. 2mM氯化鈉和在光照作用下使飽和 的三芳胺光堿分子光解后生成的陽(yáng)離子和氫氧根離子的水溶液，與第二容器中的含有0. 2M 十二烷基三甲基氯化銨和0. 2mM氯化鈉的水溶液中的陽(yáng)離子和氫氧根離子濃度不相等，使 第一容器與第二容器中的離子處于不平衡狀態(tài)。如圖1所示，第一容器中的透光部分2處 的前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子光解反應(yīng)后產(chǎn)生的部分氫氧根離子在濃度梯度的作用 下經(jīng)含有-N+(CH3)3OF強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚乙烯陰離子交換膜向第二容器擴(kuò)散，部分氫氧根離 子和陽(yáng)離子分別在濃度梯度作用下擴(kuò)散到第一容器中的不能被光輻照的避光部分1處；與 此同時(shí)，由第一容器的透光部分2處擴(kuò)散到第二容器3中的氫氧根離子會(huì)進(jìn)一步由第二容 器擴(kuò)散到第一容器的避光部分1處，之后再與從第一容器的透光部分2處擴(kuò)散過(guò)來(lái)的陽(yáng)離 子作用重新形成原始加入的光堿分子，最后導(dǎo)致第一容器中的避光部分1處的光堿分子的 濃度又會(huì)比第一容器中透光部分2處的光堿分子的濃度高，因此在濃度梯度作用下，光堿 分子又重新擴(kuò)散到能被光輻照到的透光部分2處，致此完成一個(gè)循環(huán)。在此循環(huán)過(guò)程中，置 于含有-N+(CH3)3OH-強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚乙烯陰離子交換膜兩側(cè)的鉬電極就會(huì)有電流及電勢(shì)產(chǎn) 生，只要連續(xù)光照使循環(huán)進(jìn)行就會(huì)有比較恒定的電流產(chǎn)生。其中，穩(wěn)定的電流值可達(dá)23微 安，穩(wěn)定的電勢(shì)值可達(dá)0. 33伏。實(shí)驗(yàn)中所用的電流及電勢(shì)的測(cè)量?jī)x器分別為美國(guó)吉時(shí)利儀 器公司的6487皮安計(jì)和2482A電壓計(jì)。實(shí)施例8.
使用含有-NH2弱堿性基團(tuán)的聚苯乙烯陰離子交換膜，同時(shí)使用銀/氯化銀電極與 外電路連接，其它條件同實(shí)施例1。請(qǐng)參見(jiàn)圖1和圖2。光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池包括作為光電化學(xué)池的密閉 容器、只允許光堿分子在水中經(jīng)光誘導(dǎo)能夠產(chǎn)生的氫氧根離子透過(guò)，而不允許光堿分子本 身和光堿分子在光照射后產(chǎn)生的陽(yáng)離子透過(guò)的作為陰離子交換膜5的含有-NH2弱堿性基 團(tuán)的聚苯乙烯陰離子交換膜、在水中經(jīng)光誘導(dǎo)能夠產(chǎn)生氫氧根離子的前述式1結(jié)構(gòu)的三芳 胺光堿分子(該光堿分子在圖1中以BOH表示，BOH分解后產(chǎn)生的陽(yáng)離子用B+表示)以及 銀/氯化銀電極4;所述的含有-NH2弱堿性基團(tuán)的聚苯乙烯陰離子交換膜與密閉容器的四個(gè)內(nèi)壁密 封相連接，并且該陰離子交換膜作為隔膜將所述的密閉容器分成體積不相等的第一容器和 第二容器，此密閉容器由聚四氟乙烯材料制成，其中，第一容器與第二容器的體積比為1/2 ； 在第一容器中盛放有含有0. 2mM氯化鈉、0. IM十六烷基三甲基溴化銨和0. 48mM的前述式1 結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子的水溶液，在第二容器中盛放含有0. 2mM氯化鈉和0. IM十六烷基三 甲基溴化銨的水溶液。所述的含有0. 48mM前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子的水溶液是將前述式1結(jié)構(gòu) 的三芳胺光堿分子溶解在含有0. IM十六烷基三甲基溴化銨和0. 2mM氯化鈉的水中配制而 成。所述的密閉容器只有其中所述的第一容器的一側(cè)壁有一處地方能夠透光，使第一 容器里包含避光部分1和透光部分2，透過(guò)部分由石英玻璃制備，而其余密閉容器的壁為不 能透光，第一容器側(cè)壁能夠透光的部分面積占該側(cè)壁總面積的1/3 ；從側(cè)壁透光處透過(guò)的光與含有-NH2弱堿性基團(tuán)的聚苯乙烯陰離子交換膜成90度入射角。在第一容器中的透光部分處設(shè)置的電極為銀/氯化銀陽(yáng)極；在第二容器中設(shè)置的 電極為銀/氯化銀陰極；所述的銀/氯化銀陽(yáng)極和銀/氯化銀陰極的導(dǎo)線通向密閉容器外 后可與用電器相接。光照前，第一容器中盛放的含有0.2mM氯化鈉、0. IM十六烷基三甲基溴化銨和 0. 48mM的前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子的水溶液與第二容器中盛放的含有0. 2mM氯化鈉 和0. IM十六烷基三甲基溴化銨的水溶液經(jīng)過(guò)放置一段時(shí)間后，含有-NH2弱堿性基團(tuán)的聚 苯乙烯陰離子交換膜兩側(cè)溶液中的離子的種類(lèi)及濃度相同，第一容器與第二容器中的離子 處于相對(duì)平衡狀態(tài)，此時(shí)的電流值接近為零。當(dāng)在第一容器處加15mWcnT2光照后，光從第一 容器側(cè)壁的透光處輻照到第一容器里的前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子，由于前述式1結(jié) 構(gòu)的三芳胺光堿分子發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氫氧根離子及陽(yáng)離子，致使第一容器中避光部分 1處的同時(shí)含有0. IM十六烷基三甲基溴化銨、0. 2mM氯化鈉和0. 48mM前述式1結(jié)構(gòu)的三芳 胺光堿分子的水溶液，及透光部分2處的同時(shí)含有0. IM十六烷基三甲基溴化銨、0. 2mM氯 化鈉和在光照作用下使0. 48mM前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子光解后生成的陽(yáng)離子和氫 氧根離子的水溶液，與第二容器中的含有0. IM十六烷基三甲基溴化銨和0. 2mM氯化鈉的水 溶液中的陽(yáng)離子和氫氧根離子濃度不相等，使第一容器與第二容器中的離子處于不平衡狀 態(tài)。如圖1所示，第一容器中的透光部分2處的前述式1結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子光解反應(yīng) 后產(chǎn)生的部分氫氧根離子在濃度梯度的作用下經(jīng)含有-NH2弱堿性基團(tuán)的聚苯乙烯陰離子 交換膜向第二容器擴(kuò)散，部分氫氧根離子和陽(yáng)離子分別在濃度梯度作用下擴(kuò)散到第一容器 中的不能 被光輻照的避光部分1處；與此同時(shí)，由第一容器的透光部分2處擴(kuò)散到第二容器 3中的氫氧根離子會(huì)進(jìn)一步由第二容器擴(kuò)散到第一容器的避光部分1處，之后再與從第一 容器的透光部分2處擴(kuò)散過(guò)來(lái)的陽(yáng)離子作用重新形成原始加入的光堿分子，最后導(dǎo)致第一 容器中的避光部分1處的光堿分子的濃度又會(huì)比第一容器中透光部分2處的光堿分子的濃 度高，因此在濃度梯度作用下，光堿分子又重新擴(kuò)散到能被光輻照到的透光部分2處，致此 完成一個(gè)循環(huán)。在此循環(huán)過(guò)程中，置于含有-NH2弱堿性基團(tuán)的聚苯乙烯陰離子交換膜兩側(cè) 的銀/氯化銀電極就會(huì)有電流及電勢(shì)產(chǎn)生，只要連續(xù)光照使循環(huán)進(jìn)行就會(huì)有比較恒定的電 流產(chǎn)生。其中，穩(wěn)定的電流值可達(dá)18微安，穩(wěn)定的電勢(shì)值可達(dá)0.35伏。實(shí)驗(yàn)中所用的電流 及電勢(shì)的測(cè)量?jī)x器分別為美國(guó)吉時(shí)利儀器公司的6487皮安計(jì)和2482A電壓計(jì)。實(shí)施例9.請(qǐng)參見(jiàn)圖1和圖2。光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池包括作為光電化學(xué)池的密閉 容器、只允許光堿分子在水中經(jīng)光誘導(dǎo)能夠產(chǎn)生的氫氧根離子透過(guò)，而不允許光堿分子本 身和光堿分子在光照射后產(chǎn)生的陽(yáng)離子透過(guò)的作為陰離子交換膜5的含有-N+(CH3)3OH-強(qiáng) 堿性基團(tuán)的聚乙烯陰離子交換膜、在水中經(jīng)光誘導(dǎo)能夠產(chǎn)生氫氧根離子的前述式4結(jié)構(gòu)的 三芳胺光堿分子(該光堿分子在圖1中以BOH表示，BOH分解后產(chǎn)生的陽(yáng)離子用B+表示) 以及鉬電極4。所述的含有-N+(CH3)3OH-強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚乙烯陰離子交換膜與密閉容器的四個(gè)內(nèi) 壁密封相連接，并且該陰離子交換膜作為隔膜將所述的密閉容器分成體積不相等的第一容 器和第二容器，此密閉容器由聚四氟乙烯材料制成，其中，第一容器與第二容器的體積比為 1/5 ；在第一容器中盛放有含有0. 48mM的前述式4結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子的水溶液，在第二容器中盛放水。所述的含有0. 48mM前述式4結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子的水溶液是將前述式4結(jié)構(gòu) 的三芳胺光堿分子溶解在水中配制而成。所述的密閉容器只有其中所述的第一容器的一側(cè)壁有一處地方能夠透光，使第一 容器里包含避光部分1和透光部分2，透過(guò)部分由石英玻璃制備，而其余密閉容器的壁為不 能透光，第一容器側(cè)壁能夠透光的部分面積占該側(cè)壁總面積的1/5 ；從側(cè)壁透光處透過(guò)的 光與含有-N+(CH3)3OF強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚乙烯陰離子交換膜成90度入射角。在第一容器中的透光部分處設(shè)置的電極為鉬陽(yáng)極；在第二容器中設(shè)置的電極為鉬 陰極；所述的鉬陽(yáng)極和鉬陰極的導(dǎo)線通向密閉容器外，可與用電器相接。光照前，第一容器中盛放的含有0. 48mM的前述式4結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子的水溶 液與第二容器中盛放的水經(jīng)過(guò)放置一段時(shí)間后，含有-N+(CH3)3OH-強(qiáng)堿性基團(tuán)的聚乙烯陰 離子交換膜兩側(cè)溶液中的氫離子和氫氧根離子的濃度相同，第一容器與第二容器中的離子 處于相對(duì)平衡狀態(tài)，此時(shí)的電流值接近為零。當(dāng)在第一容器處加IOmWcnT2光照后，光從第一 容器側(cè)壁的透光處輻照到第一容器里的前述式 4結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子，由于前述式4結(jié) 構(gòu)的三芳胺光堿分子發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氫氧根離子及陽(yáng)離子，致使第一容器中避光部分 1處的0. 48mM前述式4結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子的水溶液，及透光部分2處的在光照作用下 使0. 48mM前述式4結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿分子光解后生成的陽(yáng)離子和氫氧根離子的水溶液， 與第二容器中的水中的氫離子和氫氧根離子濃度不相等，使第一容器與第二容器中的離子 處于不平衡狀態(tài)。如圖1所示，第一容器中的透光部分2處的前述式4結(jié)構(gòu)的三芳胺光堿 分子光解反應(yīng)后產(chǎn)生的部分氫氧根離子在濃度梯度的作用下經(jīng)含有-N+(CH3)3OF強(qiáng)堿性基 團(tuán)的聚乙烯陰離子交換膜向第二容器擴(kuò)散，部分氫氧根離子和陽(yáng)離子分別在濃度梯度作用 下擴(kuò)散到第一容器中的不能被光輻照的避光部分1處；與此同時(shí)，由第一容器的透光部分 2處擴(kuò)散到第二容器3中的氫氧根離子會(huì)進(jìn)一步由第二容器擴(kuò)散到第一容器的避光部分1 處，之后再與從第一容器的透光部分2處擴(kuò)散過(guò)來(lái)的陽(yáng)離子作用重新形成原始加入的光堿 分子，最后導(dǎo)致第一容器中的避光部分1處的光堿分子的濃度又會(huì)比第一容器中透光部分 2處的光堿分子的濃度高，因此在濃度梯度作用下，光堿分子又重新擴(kuò)散到能被光輻照到的 透光部分2處，致此完成一個(gè)循環(huán)。在此循環(huán)過(guò)程中，置于含有-N+(CH3)3OH-強(qiáng)堿性基團(tuán)的 聚乙烯陰離子交換膜兩側(cè)的鉬電極就會(huì)有電流及電勢(shì)產(chǎn)生，只要連續(xù)光照使循環(huán)進(jìn)行就會(huì) 有比較恒定的電流產(chǎn)生。其中，穩(wěn)定的電流值可達(dá)11微安，穩(wěn)定的電勢(shì)值可達(dá)0. 14伏。實(shí) 驗(yàn)中所用的電流及電勢(shì)的測(cè)量?jī)x器分別為美國(guó)吉時(shí)利儀器公司的6487皮安計(jì)和2482A電 壓計(jì)。
權(quán)利要求
一種光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池，其包括作為光電化學(xué)池的密閉容器、陰離子交換膜、在水中經(jīng)光誘導(dǎo)能夠產(chǎn)生氫氧根離子和陽(yáng)離子的光堿分子以及電極；其特征是所述的密閉容器中有與密閉容器的四個(gè)內(nèi)壁密封相連接的陰離子交換膜，并且該陰離子交換膜將所述的密閉容器分成體積不相等的第一容器和第二容器；其中，在第一容器中盛放有在水中經(jīng)光誘導(dǎo)能夠產(chǎn)生氫氧根離子和陽(yáng)離子的光堿分子的水溶液，在第二容器中盛放有水；或在第一容器中盛放有含有季銨鹽類(lèi)型的表面活性劑和氯化鈉的在水中經(jīng)光誘導(dǎo)能夠產(chǎn)生氫氧根離子和陽(yáng)離子的光堿分子的水溶液；在第二容器中盛放有含有季銨鹽類(lèi)型的表面活性劑和氯化鈉的水溶液；或在第一容器中盛放有含有季銨鹽類(lèi)型的表面活性劑和氯化鉀的在水中經(jīng)光誘導(dǎo)能夠產(chǎn)生氫氧根離子和陽(yáng)離子的光堿分子的水溶液；在第二容器中盛放有含有季銨鹽類(lèi)型的表面活性劑和氯化鉀的水溶液；所述的密閉容器只有其中所述的第一容器的一側(cè)壁有部分地方能夠透光，且透過(guò)光與陰離子交換膜成90度入射角，其余密閉容器的壁為不能透光；在第一容器中的透光部分處設(shè)置有有陽(yáng)極或陰極；在第二容器中設(shè)置有陰極或陽(yáng)極；并且第一容器中設(shè)置的陽(yáng)極或陰極的導(dǎo)線通向第一容器外，對(duì)應(yīng)于第二容器中設(shè)置的陰極或陽(yáng)極的導(dǎo)線通向第二容器外。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池，其特征是所述的電極材 料是鉬電極、銀/氯化銀電極或ITO電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池，其特征是所述的第一容 器與第二容器的體積比為1/10 1/2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池，其特征是所述的第 一容器側(cè)壁能夠透光的部分面積占該側(cè)壁總面積的1/10 1/3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池，其特征是所述的陰離子 交換膜只允許光堿分子在水中經(jīng)光誘導(dǎo)能夠產(chǎn)生的氫氧根離子透過(guò)，而不允許光堿分子本 身和光堿分子在光照射后產(chǎn)生的陽(yáng)離子透過(guò)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池，其特征是所述的陰 離子交換膜是在膜結(jié)構(gòu)中含有堿性活性基團(tuán)的陰離子交換膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池，其特征是所述的含有堿 性活性基團(tuán)的陰離子交換膜選自堿性活性基團(tuán)胺化的聚苯乙烯膜、堿性活性基團(tuán)胺化的聚 乙烯膜、堿性活性基團(tuán)胺化的聚氯乙烯膜、堿性活性基團(tuán)胺化的聚丙烯膜所組成的組中的 至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池，其特征是所述的堿性活 性基團(tuán)選自-NR30H、-NRR20H、-NH2、-NHR、-NR2中的一種；其中R為脂肪烴取代基或芳香烴取 代基；R2為2個(gè)脂肪烴取代基、2個(gè)芳香烴取代基或1個(gè)為脂肪烴取代基1個(gè)為芳香烴取代 基；R3為3個(gè)脂肪烴取代基、3個(gè)芳香烴取代基、2個(gè)為脂肪烴取代基1個(gè)為芳香烴取代基、 或1個(gè)為脂肪烴取代基2個(gè)為芳香烴取代基。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池，其特征是所述的堿性活 性基團(tuán)選自-NR30H、-NRR20H、-NH2、-NHR、-NR2中的一種；其中R為脂肪烴取代基或芳香烴取代基；R2為2個(gè)脂肪烴取代基、2個(gè)芳香烴取代基或1個(gè)為脂肪烴取代基1個(gè)為芳香烴取代 基；R3為3個(gè)脂肪烴取代基、3個(gè)芳香烴取代基、2個(gè)為脂肪烴取代基1個(gè)為芳香烴取代基、 或1個(gè)為脂肪烴取代基2個(gè)為芳香烴取代基。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池，其特征是所述的脂 肪烴是C2 C2tl的脂肪烴；所述的芳香烴是非稠環(huán)的C6 C3tl的芳香烴。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池，其特征是所述的第一容 器中只盛放有光堿分子的水溶液，其光堿分子的水溶液的濃度為ΙμΜ 飽和溶液的濃度；所述的第一容器中盛放有含有季銨鹽類(lèi)型的表面活性劑和氯化鈉或氯化鉀的光堿 分子的水溶液中的光堿分子的濃度為1 μ M 飽和溶液的濃度，氯化鈉或氯化鉀的濃度為 1 μ M 6Μ，表面活性劑的濃度為1 μ M 0. 2Μ ；所述的第二容器中的含有季銨鹽類(lèi)型的表面活性劑和氯化鈉或氯化鉀的水溶液中的 氯化鈉或氯化鉀的濃度為1 μ M 6Μ，表面活性劑的濃度為1 μ M 0. 2Μ。
12.根據(jù)權(quán)利要求1、5或11所述的光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池，其特征是所述 的光堿分子為在水溶液中或在含有季銨鹽類(lèi)型的表面活性劑和氯化鈉或氯化鉀的水溶液 中經(jīng)光的照射作用下能夠發(fā)生光解反應(yīng)分解為氫氧根離子及陽(yáng)離子，且在避光條件下氫氧 根離子又能夠與光堿分子光解產(chǎn)生的陽(yáng)離子重新形成光解前的光堿分子。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或11所述的光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池，其特征是所述的 季銨鹽類(lèi)型的表面活性劑選自十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十二烷基 三甲基溴化銨、十二烷基三甲基氯化銨所組成的組中的至少一種。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池，其特征是所述的季銨 鹽類(lèi)型的表面活性劑選自十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十二烷基三甲 基溴化銨、十二烷基三甲基氯化銨所組成的組中的至少一種。
15.根據(jù)權(quán)利要求1、5或11所述的光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池，其特征是，所述的 光堿分子是具有以下結(jié)構(gòu)的三芳胺類(lèi)光堿分子中的一種
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光誘導(dǎo)氫氧根離子化太陽(yáng)能電池，其特征是，所述的光堿 分子是具有以下結(jié)構(gòu)的三芳胺類(lèi)光堿分子中的一種
全文摘要
本發(fā)明涉及將太陽(yáng)能和光堿分子聯(lián)合在一起的光誘導(dǎo)氫氧根離子化的太陽(yáng)能電池。本發(fā)明是在作為光電化學(xué)池的密閉容器中設(shè)置有將密閉容器分成體積不相等的第一容器和第二容器的陰離子交換膜；第一容器中盛放光堿分子的水溶液或含有表面活性劑和氯化鈉或氯化鉀的光堿分子的水溶液，相應(yīng)的在第二容器中盛放水或含有氯化鈉或氯化鉀和表面活性劑的水溶液；第一容器的一側(cè)壁有部分地方透光，且透過(guò)光與陰離子交換膜成90度入射角，其余密閉容器的壁不能透光。本發(fā)明是利用光堿分子在光作用下發(fā)生光解反應(yīng)，所產(chǎn)生氫氧根離子的濃度梯度經(jīng)陰離子交換膜進(jìn)行氫氧根離子交換而產(chǎn)生電流及電勢(shì)；利用光堿分子與其光解后產(chǎn)生離子的內(nèi)部循環(huán)，實(shí)現(xiàn)電流持續(xù)和恒定。
文檔編號(hào)H01M6/36GK101872865SQ200910082549
公開(kāi)日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2009年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月24日
發(fā)明者宋延林, 江雷, 翟錦, 聶富強(qiáng), 聞利平 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所