基于氧化钨的电致变色储能装置的能级函数的定量判断

关于氧化钨电致变色储能装置(Electrochromic Energy Storage Devices, ECESD)，如果选择合适的电极，就能拥有更大的容量和更丰富的色彩。基于钨氧化钨的双功能器件的储能水平(energy storage level, ESL)与它的颜色之间存在着一种关系，这就是为什么可以直接获得该器件状态的定性信息。

（图片来源：Nanowerk Spotlight）

然而，为了获得对储能状态的精确判断，需要探索光学参数和电化学参数之间的准确关系，或从其他探测器中获得帮助。根据通常所了解的，当插入EC膜的电荷越多，基于氧化钨的双功能器件上显示的颜色越深，它的ESL越高。由此可见，可通过透射率和ESL的关系得到定性的监测。

氧化钨基双功能电致变色储能装置的理想用途是应用于智能窗户，因为它可以通过改变阳光的透射率来控制房间内的亮度和温度，使其处于舒适状态。此外，它们还可以作为驱动灯泡等小电器的动力。基于这种装置的定位，引入光伏太阳能电池是自然而然的，也是可行的。这一想法得到了以下原因的支持。首先，太阳能电池的开路电压与基于钨氧化钨的双功能装置的相关低驱动电压很匹配。其次，它们在建筑物中的位置并不排斥，因此它们可以不受彼此的影响而运行，从而实现高效的能源利用。

一般来说，太阳能自供电部分的引入可能有两种主要的不同形式。一种是ECESD和阳光转换装置是分开的，它们通过装置外的导线连接。如，研究人员将基于氧化钨的ECESD与硅太阳能电池、晶石太阳能电池和染料敏化太阳能电池连接，实现自供电系统。结果表明，双功能装置可以在没有外部电源的情况下充分充电。然后，它们可以以多种形式输出能量，包括点亮LED灯泡，而且整个过程可以通过双功能器件上的颜色来持续监测。

（图片来源：Jin-Long Wang/Nano Lett.）

参考文献：Han W, Shi Q, Hu R. Advances in electrochemical energy devices constructed with tungsten oxide-based nanomaterials[J].《纳米材料》, 2021, 11(3): 692.

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