[发明专利]一种基于自供能检测的户外通信设备

说明书

技术领域

本发明涉及通信设备领域，更具体涉及一种基于自供能检测的户外通信设备。

背景技术

通信设备分为有线通信设备和无线通信设备，有限通信设备主要包括路由器、交换机、 modem等设备，无线通信设备主要包括无线AP、无线网桥、无线网卡、天线等设备。

然而，由于现有通信设备应用范围较广泛，当其处于不同工作环境时，对其提出了新的 功能上的要求，比如对危险气体的检测功能。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种基于自供能检测的户外通信设 备。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种基于自供能检测的户外通信设备，该通信设备的外部表面安装检测装置，所述检测 装置基于自供能感测元件，该自供能感测元件包括染料敏化太阳能电池模块和气体传感器模 块；染料敏化太阳能模块可以作为气体传感器模块的工作电源，对其产生自供能的效果，进 而可以实现对通信设备所处工作环境中有害气体的快速检测，灵敏度高，并且重复性高，同 时达到高效利用太阳能的目的。

所述染料敏化太阳能电池模块包括对电极、光阳极以及填充于所述对电极和光阳极之间 的电解液，所述对电极包括不锈钢基底、紧邻不锈钢基底的导电催化层、设置于所述导电催 化层上的碳纳米管，所述光阳极包括ITO导电玻璃基底和位于ITO导电玻璃基底上的TiO₂粒子和染料分子层，所述TiO₂粒子的粒径约75nm，所述对电极上碳纳米管的长度为4μm； 所述气体传感器模块包括硅片衬底、氧化钨纳米线和Au电极，所述硅片衬底的表面上腐蚀 有多孔硅区域，所述多孔硅区域的表面蒸镀有一层氧化钨膜与多孔硅一起作为检测气体的复 合敏感材料，所述多孔硅的孔径为20～30nm；所述染料敏化太阳能电池模块和气体传感器模 块设置于表面有一直径为0.5cm的进气孔的规格为5cm×5cm×1cm的铝制的长方体框架 内，所述染料敏化太阳能电池模块通过粘合剂粘合至所述框架的外表面，并使光阳极朝上， 所述气体传感器模块、数据读取模块设置于所述框架内部，所述染料敏化太阳能电池模块、 所述气体传感器模块和数据读取模块通过导线连接。

优选地，所述染料敏化太阳能电池模块的制作包括如下步骤：

S1：对电极制备：①选用厚度为0.3mm的规格为5cm×5cm的不锈钢基底，用砂纸抛 光，经过丙酮、乙醇、去离子水依次超声清洗；②利用磁控溅射法在不锈钢基底上镀金属 Cr膜和Ni膜形成导电催化层，所述Cr膜的厚度为300nm，所述Ni膜的厚度为15nm；③利 用CVD法，CH₄为碳源，Ni为催化剂，生长碳纳米管；

S2：光阳极的制备：①分别取无水乙醇50ml、乙二醇胺2ml，在50℃水浴中搅拌使 其充分混合，在混合溶液中加入钛酸丁酯9ml，继续在水浴中搅拌1h，然后加入无水乙醇 10ml，在水浴中搅拌1h，静置12h，得到TiO₂溶液，将其过滤，干燥；②取5g步骤①中 干燥的TiO₂粒子、10ml乙醇、2ml乙酰丙酮混合，放入研钵中研磨充分，制得TiO₂浆料； ③取步骤②中的适量的TiO₂浆料刮涂在清洗后的规格为5cm×5cm的ITO导电玻璃基底 上，经过110℃下处理2h，然后将其浸渍在N719的乙醇溶液中6h，即得光阳极；

S3：电解液配制：0.5M碘化锂、0.06M碘、0.1M4-叔基吡啶和0.3M1-丙基-3-甲基咪 唑碘盐，溶剂为体积比1:1的乙腈和丙烯碳酸脂混合液；

S4：组装：将对电极覆盖在光阳极上，两者之间形成50μm的空腔，边缘利用绝缘体封 装，将电解液注入到空腔中，形成染料敏化太阳能电池模块；

所述气体传感器模块的制备包括以下步骤：

①切割硅片衬底尺寸至2cm×2cm，放入清洗液中超声清洗40min，清洗液为体积比 为3:1的98％浓硫酸和40％双氧水；取出硅片衬底用去离子水冲洗干净，再放入氢氟酸中浸 泡10min，再依次用丙酮、乙醇、去离子水分别超声清洗20min；

②采用电化学法腐蚀硅片，配制腐蚀液，腐蚀液为体积比1:3的氢氟酸(40％)和去离 子水的混合液，腐蚀电流为45mA/cm²，腐蚀时间为1h，在硅片衬底表面形成大小1.5cm× 1cm的多孔硅区域；