纳米材料在新能源领域中地的应用

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1、纳米材料在新能源领域中的应用学科:纳米材料班级:能科131班姓名:李阳学号:1308020200教师:目录摘要.............................31绪论...........................32纳米技术与太阳能................32.1纳米线太阳能电池......................................42.2染料敏化纳米晶Ti02太阳能电池..........................42.3纳米晶/聚合物电池............

2、.........................52.4纳米银增强聚合物太阳能电池............................63纳米技术与风能..................63.1应用于风机齿轮箱的纳米润滑添加剂......................63.2碳纳米管/高分子纳米复合材料在风机叶片中的应用研究.....73.3纳米粒子增强基体树脂用于碳纤维风机叶片棒材............84纳米材料与其他新能源............85展望........................

3、....9摘要能源与环境的可持续发展是当今世界人类社会的两个重要发展战略。随着全球经济的发展，人们对能源的需求正在不断增长，新能源的发展势在必行。同时，纳米技术作为一种新科技需要一个良好的操作空间，新能源领域由于投入大、发展快、起步低、改革成本低所以十分适合诸多纳米技术的引进与发展。因此本文将会结合笔者所属的新能源专业来介绍纳米材料的应用。其中最被看好的是应用于太阳能电池，提升太阳能电池的性能。而在风能领域中，虽然大多停留在实验室阶段，但仍具有十分广阔的应用前景。除此以外也有很多其他新能源的纳米应用，比如储氢电池等，也

4、是具有巨大价值的。我们有足够的信心相信将来纳米与新能源将是强有力的结合，以全新的面貌改变我们的生活。关键词：纳米新能源、风能、太阳能、纳米材料1绪论人类进入二十一世纪以来,和谐与发展已是永恒的主题,能源与环境已成为全球关注的焦点。能源是人类活动的物质基础,环境是人类赖以生存的外部条件,解决能源短缺和环境污染问题是实现可持续发展、提高人民生活质量和保障国家安全的迫切需要。急剧增加的世界人口和不断推进的工业化进程更使得世界能源消耗量飙升。据预测,以目前的消耗速度,即使是地球储量较丰富的煤炭资源,在未来200年内也将消耗殆尽

5、。同时,以煤、石油、天然气为主的化石燃料的燃烧释放的大量的有害气体(CO、H2S、SO2、NOx等)、温室气体(C02)、粉尘及碳氢化合物等有害物质,又带来了酸雨、臭氧层破坏、热污染、放射性污染、“温室效应”等诸多严重影响人体健康的环境问题。在能源危机和环境问题的双重压力下,太阳能、风能等作为取之不尽、用之不竭的清洁可再生能源引起了全世界研究人员的热切关注。1然而，这些目标的实现都离不开科学，尤其是新材料方面的重大突破。其中不得不谈到纳米技术，科学家们关于新材料的设想越来越明晰了，他们以纳米为单位来设计新材料，在这样小

6、的尺寸上，新材料可以拥有自己的特性，这些属性可以提供理想的功能2，最近一系列研究表明，纳米材料在能源领域拥有广阔潜力。因此，诸多应用于新能源领域的纳米技术问世以及投入运作。32纳米技术与太阳能世界上最丰冨的可再生能源就是太阳能,而对太阳能高效利用最有前景的一种方式是太阳能电池。太阳能电池从发明到现在,已经有200多年了。然而太阳能电池在能源领域的应用却依然无法与传统能源所抗衡。阻碍太阳能电池大规模应用的原因主要有两个:相对较低的光电转换效率和较高的制造成本。4为了解决这两个问题,目前有大量的研究工作围绕纳米结构的太阳能

7、电池而展开,以提高太阳能电池的表现。52.1纳米线太阳能电池为了提高太阳能电池的转换效率并且降低太阳能电池的制造成本,最近几年,科研人员把注意力集中在纳米结构的太阳能电池上。它们将传统的三维体材料电池,变成二维的纳米线太阳能电池,甚至是一维的量子点结构太阳能电池,以达到提升电池转换效率的目的。2纳米线在太阳能电池上的应用主要有3种，(1)纳米线结构作为减反层;(2)轴向pn结纳米线电池;(3)径向pn结纳米线电池。6纳米线最简单、最直接的应用就是制作在太阳能电池的表面,作为减反层来提高电池的效率。相比于传统的平板和薄膜

8、太阳能电池,纳来线太阳能电池有优异的减反射效果。这是由于入射光在纳米线中会进行多次散射,形成“陷光效应”,从而增加被吸收的几率。并且纳米线对入射光的偏振方向,入射角度,入射波长也不敏感,导致纳来线对入射光有很强的捕获能力。轴向pn结纳米线电池的设计与制作起源于叠层薄膜电池。它采用各种不同禁带宽度的子电池沿轴向堆叠形成。实际制作中,