非晶水合氧化鎢薄膜在電致變色儲能器件中的應用

在全球能源需求持續增長與化石燃料資源日益枯竭的背景下，探索高效節能與儲能技術成為了推動可持續發展的關鍵。電致變色儲能器件（EESD）作為集節能與儲能於一體的創新技術，正逐步展現其巨大潛力。這種多功能器件不僅能夠根據環境需求動態調節光熱，還能實現能量的回收與視覺化監測，廣泛應用于智慧建築、可穿戴設備等領域。

廈門大學研究者在電致變色儲能器件領域取得了突破性進展，他們通過精細調控非晶氧化鎢薄膜中的結構水含量以及水系鋅離子電解質的pH值，成功製備出了性能卓越的非晶水合氧化鎢薄膜。這一創新不僅克服了傳統氧化鎢材料在水系鋅離子電解質中面臨的離子擴散緩慢和腐蝕問題，還顯著提升了器件的光調製範圍、回應速度、容量及迴圈穩定性。

研究表明，a-WO3·0.5H2O薄膜在pH值為2.6的鋅離子電解液中，展現出了高達69.0%的光調製範圍、小於10秒的回應時間、209.8mAh/m²的高面容量以及超過13000次的迴圈穩定性、優異的倍率性能，這些指標均達到了行業領先水準。此外，a-WO3·0.5H2O薄膜在充放電迴圈中，其電量狀態與633nm光波透過率展現出卓越的同步性，這一特性為實現電量狀態的視覺化即時監測奠定了堅實基礎。

這項研究的成功，關鍵在於引入了結構水並調節了電解質的pH值。結構水的存在為薄膜提供了豐富的電化學活性位點，促進了表面氧化還原反應的進行，從而實現了高電化學活性和快速的電化學動力學。同時，適宜的pH值保證了薄膜的化學穩定性，防止了離子深層嵌入導致的結構破壞，進一步提升了迴圈穩定性。

基於這一成果，構建的水系鋅離子電致變色儲能器件不僅實現了能量的高效存儲與回收，還能通過光透過率的變化即時監測電量狀態，為使用者提供了極大的便利。該研究成果以“Amorphous Hydrated Tungsten Oxides with Enhanced Pseudocapacitive Contribution for Aqueous Zinc-Ion Electrochromic Energy Storage”為題發表在國際期刊Advanced Energy Materials上。

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