[实用新型]一种基于铁氰化铟和三氧化钨薄膜的电池/智能窗双功能器件

说明书

技术领域

本实用新型涉及电化学技术领域，具体是指一种基于铁氰化铟和三氧化钨薄膜的电池/智能窗双功能器件。

背景技术

当前，随着我国人口的急剧增长和城镇化建设的推进，国家在能源供应和环境保护方面所面临的压力越来越大。特别是随着居民居住房和工业用房的快速修建，国家在建筑上所供应的能耗越来越高。在建筑中，通过玻璃门和窗户是建筑能耗的主要散失源头。在我国，通过玻璃门和窗户损失的能耗可高达总建筑能耗的40%-50%。同时，尤其是在当今社会，玻璃墙的大量使用更加加重了建筑能耗损失。为了大力推进绿色建筑节能技术，国家在“十三五”规划和《国家新型城镇化规划（2014—2020）》中， 提出要大力发展绿色建筑和节能建筑，制定了将城镇绿色建筑占新建建筑比重要从2012年的2%提升到2020年的50%，2020年建筑总能耗达到65%的目标。由此看出，使用具有智能化、节能化功能的电致变色智能窗具有重要的环保与经济价值。

由于无机材料在耐环境、长循环、变色状态稳定等方面的优势，被认为是电致变色智能窗器件较为理想的组成材料。无机材料电致变色现象源于离子电子的双注入过程。在外加电压下，电子和离子同时注入（或脱出）到无机材料的内部，引起金属离子价态、色心、能带等物理特性的变化，进而引起材料光学参数的变化，即表现出透过率和颜色的变化。同时，对于电池电极材料，离子电子的双注入过程即为离子的储存过程，即充电过程；而离子电子的双脱出过程即为离子的释放过程，即放电过程，故选择合适的无极电极材料制备获得薄膜电池并组装成电致变色智能窗器件，即可实现将电池储能和电致变色智能窗特性耦合到同一个电化学器件中。该电化学器件不仅仅具有智能窗的特性，即可以通过外加电压的作用（电子和离子同时注入或脱出作用）而实现对于建筑室内的光强、温度、色彩等进行调控，并且其还可以在电致变色过程中作为储能器件来使用，对于建筑内部的电器进行供电，达到多功能性。但是，目前尚没有关于此类的器件在时间中得到应用。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于铁氰化铟和三氧化钨薄膜的电池/智能窗双功能器件，具有电化学活性高、电化学窗口匹配度好、透过率高和能量密度高的特点。

本实用新型可以通过以下技术方案来实现：

本实用新型公开了一种基于铁氰化铟和三氧化钨薄膜的电池/智能窗双功能器件，包括分别作为工作电极和参比电极的两导电基底，所述导电基底为平板状相向设置，其中一导电基底表面上涂覆有三氧化钨薄膜层形成参比电极结构，另一个导电基底表面上涂覆有铁氰化铟薄膜层形成工作电极结构，所述三氧化钨薄膜层和所述铁氰化铟薄膜层之间通过高分子凝胶层组成层状结构。

在本实用新型中，三氧化钨（WO₃），以其变色状态范围处于人眼敏感区域（无色至蓝色）、变色对比度高、晶体结构稳定性良好、环境亲和性较强以及廉价等因素，成为一种理想的电致变色与储能材料。一般来说，其电致变色性能主要在酸性水溶液中进行测试，电致变色性能主要是由于氢离子（H⁺）和电子（e）的双注入或脱出引起的，其电致变色电压范围为-0.5V至0.5V（相对于饱和氯化钾的银/氯化银电极）。铁氰化铟（In[Fe(CN)₆]）为一种重要的铁氰化物，其电致变色为无色至黄色。该物质在水溶液中电致变色机理为氢离子（K⁺）和电子（e）的双注入或脱出引起的，其电致变色电压范围为0.5V至1.2V（相对于饱和氯化钾的银/氯化银电极）。由此可见，三氧化钨和铁氰化铟电致变色过程中存在一个较大的电压区间。将三氧化钨和铁氰化铟分别制备成两个电极，并以含有氢离子和钾离子的水性高分子凝胶（即结构中的高分子凝胶层）作为电解质，即可制备获得电池/智能窗双功能器件。该器件在充放电过程中表现出高能量储存、明显的颜色对比和透过率调节性能。以上电化学储能和光学参数调节性能使得该器件在智能窗、储能、显示等领域具有广泛的应用价值。

进一步地，所述导电基底为透明导电的氧化锡玻璃。

进一步地，所述铁氰化铟薄膜层通过循环伏安法电沉积䦹在所述导电基底上。

进一步地，所述三氧化钨薄膜层通过恒电压法电沉积䦹在所述导电基底上。

进一步地，所述三氧化钨薄膜层和铁氰化铟薄膜层的面积一致。

本实用新型一种基于铁氰化铟和三氧化钨薄膜的电池/智能窗双功能器件，具有如下的有益效果：