ヒドロキシプロピルセルロース系非

Scientific Reports volume 5、記事番号: 18056 (2015) この記事を引用

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イミダゾリウムベースのイオン液体を使用したゲルポリマー電解質は、色素増感太陽電池用途で多くの注目を集めています。 不揮発性ゲルの調製には、ヒドロキシプロピルセルロース (HPC)、ヨウ化ナトリウム (NaI)、イオン液体 (IL) としてヨウ化 1-メチル-3-プロピルイミダゾリウム (MPII)、エチレンカーボネート (EC) およびプロピレンカーボネート (PC) が使用されます。色素増感太陽電池 (DSSC) アプリケーション向けのポリマー電解質 (GPE) システム (HPC:EC:PC:NaI:MPII)。 HPCの重量に対して100%のMPIIを導入した後、7.37 × 10−3 S cm−1の最高のイオン伝導率が達成されます。 この研究では、ゲルポリマー電解質の温度依存性のイオン伝導率を研究します。 ゲルポリマー電解質の XRD パターンを研究して、HPC ポリマー、NaI、MPII の間の錯体形成を確認します。 GPE の熱挙動は、同時熱分析装置 (STA) と示差走査熱量測定 (DSC) を使用して研究されます。 DSSCはゲルポリマー電解質を使用して製造され、製造された色素増感太陽電池のJVセンターの特性が分析されました。 MPII イオン液体を 100 wt.% 含むゲルポリマー電解質は、短絡電流密度、開放電圧、曲線因子 13.73 mA cm-2、610 mV、および 69.1 で、最高の性能と 5.79% のエネルギー変換効率を示します。 ％、 それぞれ。

色素増感太陽電池に関する研究は、低コスト、製造の容易さ、および (DSSC) のカーボンフリーの利点により、ここ数十年で劇的に増加しました 1,2。 DSSC 製造における大きな課題の 1 つは、電解質の準備です。 電解質の中でも液体電解質は DSSC 製造に広く使用されていますが、液体の結合や腐食などのいくつかの欠点があります。 この問題を克服する 1 つの方法は、ゲル電解質を使用することです 3,4。 ゲルポリマー電解質 (GPE) も、DSSC 製造用に広く研究されています 5、6、7、8、9。 したがって、ゲルポリマー電解質（GPE）は、低い蒸気圧、ナノ構造電極と対極間の優れた接触および充填特性、従来のポリマー電解質と比較して高いイオン伝導性、優れた熱安定性などの利点があるため、DSSC用途の優れた代替品となります。優れた長期安定性10. その結果、セルロースベースのポリマー電解質は、機械的性能と熱安定性が優れているため、DSSC 用途を含む電気化学用途のいくつかの研究 11、12、13、14 に組み込まれています 15。

イオン液体 (IL) は、無視できる蒸気圧、非引火性、優れた化学的および熱的安定性、および高いイオン伝導率により、ゲルポリマー電解質および電気化学用途の可塑剤および液体塩として優れた候補です16。 イオン液体の中でも、ヨウ化イミダゾリウムベースのイオン液体は、性能が優れているため、色素増感太陽電池 (DSSC) 用途に広く使用されています 17、18、19、20、21。 UV 硬化 22 手順またはいくつかの新しいイオノゲル形式 23 で合成されたいくつかの種類のイミダゾリウムベースのイオン液体または電解質も、DSSC で使用できます。 さらに、ヨウ化 1-メチル-3-プロピルイミダゾリウム (MPII) は、色素増感太陽電池に優れた効率と良好な安定性をもたらします 24。

この研究では、ヒドロキシルプロピルセルロース、ヨウ化ナトリウムおよびMPIIを使用してゲルポリマー電解質を調製しました。 イオン伝導率と温度依存性の伝導率の研究は、電気化学インピーダンス分光法 (EIS) を使用して実行されました。 X線回折(XRD)を使用して構造中心の活性化を実施した。 サンプルの熱挙動は、同時熱分析装置 (STA) と示差走査熱量測定 (DSC) を使用して研究されました。 ゲルポリマー電解質ベースの色素増感太陽電池を製造し、太陽シミュレーターでテストしました。