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一种对 天然气瓶有隔热保护的 太阳能光伏电池板客 车顶棚

阅读：159发布：2024-02-12

专利汇可以提供一种对天然气瓶有隔热保护的太阳能光伏电池板客车顶棚专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种对天然气瓶有隔热保护的太阳能光伏电池板客车顶棚，所述顶棚由太阳能光伏电池板、锂电池组、天然气瓶、防护板、客车顶棚支架、客车外壳所组成；客车顶棚支架上安装固定天然气瓶和锂电池组，天然气瓶与锂电池组完全隔离开；在天然气瓶和锂电池组上安装有防护板，防护板上覆盖客车顶棚外壳，在客车顶棚外壳上安装太阳能光伏电池板；所述太阳能光伏电池板中电池片为一种染料敏化太阳能电池，包括光阳极、对电极、染料及电解液；其中，所述光阳极包括FTO基底，在FTO基底表面设有透光层，透光层表面设有散射层，透光层和散射层分别是通过丝网印刷透光层浆料和散射层浆料形成的。，下面是一种对天然气瓶有隔热保护的太阳能光伏电池板客车顶棚专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种对天然气瓶有隔热保护的太阳能光伏电池板客车顶棚，其特征在于，所述顶棚由太阳能光伏电池板、锂电池组、天然气瓶、防护板、客车顶棚支架、客车外壳所组成；客车顶棚支架上安装固定天然气瓶和锂电池组，天然气瓶与锂电池组完全隔离开；在天然气瓶和锂电池组上安装有防护板，防护板上覆盖客车顶棚外壳，在客车顶棚外壳上安装太阳能光伏电池板；所述太阳能光伏电池板中电池片为一种染料敏化太阳能电池，包括光阳极、对电极、染料及电解液；其中，所述光阳极包括FTO基底，在FTO基底表面设有透光层，透光层表面设有散射层，透光层和散射层分别是通过丝网印刷透光层浆料和散射层浆料形成的。
2.根据权利要求1所述的一种对天然气瓶有隔热保护的太阳能光伏电池板客车顶棚，其特征在于，所述锂电池组可分两层排列，层与层之间用绝缘材料隔开，锂电池组与锂电池组之间采用防撞的绝缘材料隔开；锂电池组根据需要的电压等级进行串并联连接。
3.根据权利要求1所述的一种对天然气瓶有隔热保护的太阳能光伏电池板客车顶棚，其特征在于，所述透光层由TiO2纳米颗粒和TiO2纳米片组成，所述散射层由SrTiO3-TiO2纳米筛和TiO2纳米颗粒组成。
4.根据权利要求3所述的一种对天然气瓶有隔热保护的太阳能光伏电池板客车顶棚，其特征在于，透光层中，所述TiO2纳米颗粒和TiO2纳米片质量比为1:4；该TiO2纳米颗粒粒径为30nm。
5.根据权利要求3所述的一种对天然气瓶有隔热保护的太阳能光伏电池板客车顶棚，其特征在于，散射层中，所述SrTiO3-TiO2纳米筛和TiO2纳米颗粒质量比为6:5；该TiO2纳米颗粒粒径为500nm。
6.根据权利要求5所述的一种对天然气瓶有隔热保护的太阳能光伏电池板客车顶棚，其特征在于，SrTiO3-TiO2纳米筛中，所述SrTiO3吸附在TiO2纳米筛表面，SrTiO3粒径为20nm，SrTiO3的质量百分比为20％。
7.根据权利要求3所述的一种对天然气瓶有隔热保护的太阳能光伏电池板客车顶棚，其特征在于，所述透光层厚度为10μm。
8.根据权利要求3所述的一种对天然气瓶有隔热保护的太阳能光伏电池板客车顶棚，其特征在于，所述散射层厚度为10μm。
9.根据权利要求1所述的一种对天然气瓶有隔热保护的太阳能光伏电池板客车顶棚，其特征在于，所述对电极由Ti金属片及设于Ti金属片表面的氮化钛纳米颗粒薄膜组成，该Ti金属片的厚度为0.5mm，纯度为≥99.7％；该氮化钛纳米颗粒薄膜厚度为25μm。
10.根据权利要求3所述的一种对天然气瓶有隔热保护的太阳能光伏电池板客车顶棚，其特征在于，所述光阳极的制备过程为：
a)制备TiO2纳米片
将25ml的Ti(OC4H9)4和3ml的HF加入到100ml聚四氟乙烯内衬的水热釜中，然后在180℃水热24h；水热结束后，收集白色沉淀物，分别用无水乙醇和去离子水反复冲洗，最后，将白色沉淀物转移到真空干燥箱中80℃下干燥8h，得到TiO2纳米片粉末；
b)制备SrTiO3-TiO2纳米筛
取0.1g的P25二氧化钛粉体，将其放入到60ml浓度为10mol/L的氢氧化钠溶液中，磁力搅拌5min，然后超声10min，交替进行3次，溶液变浑浊，然后将溶液倒入100ml水热釜中，将水热釜放入电热鼓风烘箱中，升温到179℃，在该温度下保温100min，然后自然降温至室温，取出，高速离心后，用浓度为0.2mol/L的稀盐酸溶液反复清洗3次至酸性，再用去离子水反复清洗3次，然后在真空干燥箱中65℃下干燥5h，再在马弗炉中500℃烧结3h，自然降温后，得到TiO2纳米筛；
然后，将氢氧化锶完全溶于超纯水中，配置成浓度为13mM、60ml的溶液，然后将其加入到反应釜中，按照摩尔比例，向反应釜中加入上述得到的TiO2纳米筛，磁力搅拌50min后，再
180℃保温20h，待反应完毕后自然冷却至室温，所得产物用0.1M的盐酸溶液和去离子水洗涤多次，然后干燥得到SrTiO3-TiO2纳米筛；
c)制备透光层
按照质量比例将TiO2纳米片粉末和TiO2纳米颗粒制成透光层浆料，将上述的透光层浆料丝网印刷到FTO基底上，放置60h以上晾干，然后将FTO基底放入水合肼蒸汽中进行还原，在氮气保护下，500℃煅烧10h，在FTO基底表面得到透光层；
d)制备散射层
按照质量比例将SrTiO3-TiO2纳米筛和TiO2纳米颗粒制成散射层浆料，然后将该浆料丝网印刷到透光层表面，达到所需厚度后，将FTO基底在260℃干燥5h，然后在290℃煅烧
40min、310℃煅烧15min、360℃煅烧50min、450℃煅烧30min、500℃煅烧20min；将煅烧后的FTO基底浸入到0.05mM染料N-719的乙腈和叔丁醇混合溶液中，乙腈和叔丁醇体积比为1:1，停留24h，取出后晾干，得到所述光阳极。

说明书全文

一种对天然气瓶有隔热保护的 太阳能光伏电池板客 车顶棚

技术领域

[0001] 本发明涉及客车顶棚技术领域，尤其涉及一种对天然气瓶有隔热保护的太阳能光伏电池板客车顶棚。

背景技术

[0002] 隨着能源需求的增长和环境污染的不断恶化，使用清洁能源减少对空气造成污染的新能源汽车成为汽车发展的重要方向。

[0003] 清洁能源包括太阳能、天然气。太阳能资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染，是国家号召大力采用的可再生能源。但由于太阳能电池的效率较低，同时在客车上安装光伏电池的面积有限，所发电量不能完全满足整车对电力的需求，所以纯粹以太阳能为动力的汽车很难进入实际应用，在汽车上只能作为一种辅助能源使用；天然气也是一种清洁能源，相对汽油，其燃烧更完全，燃烧后所产生的有害废气远比汽油低，使用天然气，可以满足整车动力对能源的需求，加上使用成本低，所以天然气客车已成为客车发展的重要方向。要保证天然气客车能长时间连续行驶，储存天然气的气瓶体积一般较大，为了不至于减少天然气客车的有效使用空间，天然气瓶通常安装在客车顶棚上，然而客车顶棚是接受阳光照射最多的地方，也是夏天全车温度最高的地方，导致安装在客车顶棚上天然气瓶及连在上面的输气系统在夏日里经常连续在高温下工作，将对天然气瓶和天然气客车的安全性产生不利影响，因此天然气瓶中气不能装得太满，气压不能太高，这已经成为制约天然气客车续行里程的重要原因。如何使安装在客车顶棚上天然气瓶免受夏日阳光照射导致高温的影响，提高天然气瓶中天然气的有效装入量，增加天然气客车的续行里程，已经成为客车行业急待解决的问题。

发明内容

[0004] 本发明旨在提供一种对天然气瓶有隔热保护的太阳能光伏电池板客车顶棚，以解决上述提出问题。

[0005] 本发明的实施例中提供了一种对天然气瓶有隔热保护的太阳能光伏电池板客车顶棚，所述顶棚由太阳能光伏电池板、锂电池组、天然气瓶、防护板、客车顶棚支架、客车外壳所组成；客车顶棚支架上安装固定天然气瓶和锂电池组，天然气瓶与锂电池组完全隔离开；在天然气瓶和锂电池组上安装有防护板，防护板上覆盖客车顶棚外壳，在客车顶棚外壳上安装太阳能光伏电池板；所述太阳能光伏电池板中电池片为一种染料敏化太阳能电池，包括光阳极、对电极、染料及电解液；其中，所述光阳极包括FTO基底，在FTO基底表面设有透光层，透光层表面设有散射层，透光层和散射层分别是通过丝网印刷透光层浆料和散射层浆料形成的。

[0006] 本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

[0007] 本发明的将太阳能光伏电池板、锂电池组和天然气瓶合理布置在天然气客车顶棚上，太阳能光伏电池板通过将照射到上面的太阳能转化为电能，有效保护了布置在客车顶棚上的天然气瓶免受太阳光的热辐射影响，提高了天然气瓶及输气系统工作的安全性。

[0008] 此外，太阳能光伏电池板发出的电能可进入锂电池组，用于客车的照明及空调，成为天然气客车的太阳能辅助能源，天然气客车也因此而变成了天然气——太阳能混合动力客车。

[0009] 并且，该太阳能光伏电池板采用染料敏化太阳能电池，光电转换效率高。

[0010] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。附图说明

[0011] 利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

[0012] 图1为本发明对天然气瓶有隔热保护的太阳能光伏电池板客车顶棚结构示意图；

[0013] 图2为图1的俯视图；

[0014] 图中：1-太阳能光伏电池板；2-锂电池组；3-天然气瓶；4-客车顶棚外壳；5-防护板；6-客车顶棚支架。

具体实施方式

[0015] 这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

[0016] 本发明的实施例涉及一种对天然气瓶有隔热保护的太阳能光伏电池板客车顶棚，其由太阳能光伏电池板1、锂电池组2、天然气瓶3、防护板5、客车顶棚支架6、客车外壳4所组成。

[0017] 客车顶棚支架上中间部分并排安装固定天然气瓶，客车顶棚支架前后两端整齐排列锂电池组，天然气瓶与锂电池组用绝缘材料和防撞材料完全隔离开；在天然气瓶和锂电池组上安装有防护板5，防护板5上覆盖客车顶棚外壳4，在客车顶棚外壳4上安装太阳能光伏电池板1。

[0018] 本实施例客车顶棚支架采用桁架钢结构，桁架钢结构下面铺设客车车厢顶板，桁架钢结构上铺设防震垫，在防震垫上安装天然气瓶和锂电池组。在桁架钢结构的中间部位，并排安装固定6－8个天然气瓶，天然气瓶的安装位置为天然气瓶长度方向与客车前进方向垂直，所有天然气瓶的瓶口通过天然气管道并联起来，连接到燃气发动机上。在天然气瓶两边的空余地方整齐排列锂电池组，锂电池组可分两层排列，层与层之间用绝缘材料隔开，锂电池组与锂电池组之间采用防撞的绝缘材料隔开；锂电池组根据需要的电压等级进行串并联连接，与客车控制器相连。在天然气瓶和锂电池组上安装防护板，防护板采用绝缘材料；防护板上覆盖客车顶棚外壳，在客车顶棚外壳上安装太阳能光伏电池板，其电池引出线接锂电池。

[0019] 所述的太阳能光伏电池板1中电池片为一种染料敏化太阳能电池，对光阳极和对电极进行了适当改进，提高了光电转换效率。具体来说，在现有技术基础上，本发明公开的染料敏化太阳能电池包括光阳极，光阳极表面吸附有染料，光阳极与对电极之间设有电解液。

[0020] 光阳极是吸收太阳能的主要表面，对于光阳极，本发明采用传统上的FTO导电玻璃作为基底，在FTO基底表面设有透光层，透光层表面设有散射层；该透光层和散射层均是通过丝网印刷浆料形成的。

[0021] 区别于传统的采用单一TiO2纳米薄膜作为半导体光阳极材料，本发明技术方案中，通过采用透光层与散射层结合的方式，光散射层可以增加入射到光阳极薄膜中光的路径，透光层对于提高染料吸附效率、减小电子空穴对的湮灭起到贡献，因此，两者结合对于提高光电转换效率起到有益效果。

[0022] 具体来说，该透光层由TiO2纳米颗粒和TiO2纳米片组成；TiO2纳米颗粒和TiO2纳米片混合后，TiO2纳米颗粒吸附在TiO2纳米片表面，这种特殊的结构对于光散射也能起到促进作用。

[0023] 在优选实施方式中，该TiO2纳米颗粒和TiO2纳米片质量比为1:4；在上述质量控制下，TiO2纳米颗粒和TiO2纳米片结合能够发挥最佳的技术效果。

[0024] 优选地，该TiO2纳米颗粒粒径为30nm。

[0025] 在透光层尺寸方面，上述透光层厚度为10μm。

[0026] 具体来说，该散射层由SrTiO3-TiO2纳米筛和TiO2纳米颗粒组成。SrTiO3-TiO2纳米筛表现为三维纳米结构，具有不同大小的孔洞结构，这对于染料吸附非常有利，此外，其具有良好的光散射能力，对于提高光电转换效率起到意料不到的有益效果。

[0027] 在优选实施方式中，该SrTiO3-TiO2纳米筛和TiO2纳米颗粒质量比为6:5；其中，SrTiO3-TiO2纳米筛中，SrTiO3吸附在TiO2纳米筛表面，SrTiO3粒径为20nm，SrTiO3的质量百分比为20％。

[0028] 在上述条件控制下，SrTiO3-TiO2纳米筛和TiO2纳米颗粒结合能够发挥最佳的技术效果。

[0029] 优选地，该TiO2纳米颗粒粒径为500nm。

[0030] 在散射层尺寸方面，上述散射层厚度为10μm。

[0031] 对电极主要用于收集电子以及起到催化作用，本技术方案对对电极进行了改进，该对电极包括Ti金属片、及设于Ti金属片表面的氮化钛纳米颗粒薄膜。传统通常是采用铂作为对电极材料，但是其成本较高，限制了其产业上的应用，本发明技术方案中，将氮化钛纳米颗粒薄膜替代铂修饰层，其具有良好的导电性，化学性质稳定，催化活性高，取得了积极的技术效果，为铂对电极提供了一种良好的替代材料。

[0032] 该Ti金属片的厚度为0.5mm，纯度为≥99.7％。该Ti金属片表面的氮化钛纳米颗粒薄膜的形成过程为：首先，将二氧化钛粉体颗粒与蒸馏水混合，得到二氧化钛胶体，将该胶体刮涂到Ti金属片表面，对二氧化钛进行氨化处理，得到氮化钛纳米颗粒薄膜。

[0033] 上述氮化钛纳米颗粒薄膜厚度为25μm。

[0034] 下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。

[0035] 实施例1

[0036] 本实施例中，该染料敏化太阳能电池包括光阳极、对电极、染料及电解液，其中，光阳极表面吸附有染料，光阳极与对电极相对设置，中间夹有电解液，构成三明治结构。

[0037] 该光阳极包括FTO基底，在FTO基底表面设有透光层，透光层表面设有散射层，透光层和散射层分别是通过丝网印刷透光层浆料和散射层浆料形成的，透光层厚度为10μm，散射层厚度为10μm。

[0038] 透光层由TiO2纳米颗粒和TiO2纳米片组成；该TiO2纳米颗粒和TiO2纳米片质量比为1:4；该TiO2纳米颗粒粒径为30nm。

[0039] 散射层由SrTiO3-TiO2纳米筛和TiO2纳米颗粒组成；该SrTiO3-TiO2纳米筛和TiO2纳米颗粒质量比为6:5；该TiO2纳米颗粒粒径为500nm；其中，SrTiO3-TiO2纳米筛中，SrTiO3吸附在TiO2纳米筛表面，SrTiO3粒径为20nm，SrTiO3的质量百分比为20％。

[0040] 对电极由Ti金属片及设于Ti金属片表面的氮化钛纳米颗粒薄膜组成，该Ti金属片的厚度为0.5mm，纯度为≥99.7％；该氮化钛纳米颗粒薄膜厚度为25μm。

[0041] 如下为本发明所述染料敏化太阳能电池的制备步骤：

[0042] 步骤1，制备光阳极

[0043] a)制备TiO2纳米片

[0044] 将25ml的Ti(OC4H9)4和3ml的HF加入到100ml聚四氟乙烯内衬的水热釜中，然后在180℃水热24h；水热结束后，收集白色沉淀物，分别用无水乙醇和去离子水反复冲洗，最后，将白色沉淀物转移到真空干燥箱中80℃下干燥8h，得到TiO2纳米片粉末；

[0045] b)制备SrTiO3-TiO2纳米筛

[0046] 取0.1g的P25二氧化钛粉体，将其放入到60ml浓度为10mol/L的氢氧化钠溶液中，磁力搅拌5min，然后超声10min，交替进行3次，溶液变浑浊，然后将溶液倒入100ml水热釜中，将水热釜放入电热鼓风烘箱中，升温到179℃，在该温度下保温100min，然后自然降温至室温，取出，高速离心后，用浓度为0.2mol/L的稀盐酸溶液反复清洗3次至酸性，再用去离子水反复清洗3次，然后在真空干燥箱中65℃下干燥5h，再在马弗炉中500℃烧结3h，自然降温后，得到TiO2纳米筛；

[0047] 然后，将氢氧化锶完全溶于超纯水中，配置成浓度为13mM、60ml的溶液，然后将其加入到反应釜中，按照摩尔比例，向反应釜中加入上述得到的TiO2纳米筛，磁力搅拌50min后，再180℃保温20h，待反应完毕后自然冷却至室温，所得产物用0.1M的盐酸溶液和去离子水洗涤多次，然后干燥得到SrTiO3-TiO2纳米筛；

[0048] c)制备透光层

[0049] 按照质量比例将TiO2纳米片粉末和TiO2纳米颗粒制成透光层浆料，将上述的透光层浆料丝网印刷到FTO基底上，放置60h以上晾干，然后将FTO基底放入水合肼蒸汽中进行还原，在氮气保护下，500℃煅烧10h，在FTO基底表面得到透光层；

[0050] d)制备散射层

[0051] 按照质量比例将SrTiO3-TiO2纳米筛和TiO2纳米颗粒制成散射层浆料，然后将该浆料丝网印刷到透光层表面，达到所需厚度后，将FTO基底在260℃干燥5h，然后在290℃煅烧40min、310℃煅烧15min、360℃煅烧50min、450℃煅烧30min、500℃煅烧20min；将煅烧后的FTO基底浸入到0.05mM染料N-719的乙腈和叔丁醇混合溶液中，乙腈和叔丁醇体积比为1:1，停留24h，取出后晾干，得到所述的光阳极；

[0052] 步骤2，制备对电极

[0053] 首先，将纳米二氧化钛粉体颗粒与蒸馏水混合，超声波处理1h，得到二氧化钛胶体，采用刮涂法将二氧化钛的纳米颗粒胶体涂覆在Ti金属片上制成厚度为25微米的二氧化钛薄膜，室温下干燥13h，将二氧化钛薄膜置于通有流动氨气的管式炉中，在温度为800℃下氨化1.4h，得到氮化钛纳米颗粒薄膜，即得到对电极；

[0054] 步骤3，封装

[0055] 将光阳极与对电极对置，在两电极之间注入电解液，共同组成一个三明治结构的电池，两电极之间进行封装，得到所述染料敏化太阳能电池；其中，电解液应用碘/碘三负离子电解液，首先称取100ml的乙腈溶液，向其中加入0.1M的碘化锂，0.1M单质碘，0.6M 4-叔丁基吡啶和0.6M的四丁基碘化铵，避光超声5min，使其充分溶解；然后称取5g的Ag纳米颗粒，将其加入混合溶液中，充分混合。

[0056] 染料敏化太阳能电池的光电性能主要是由测定电池的短路电流密度-开路电压来表现，测试是在模拟标准太阳光照射下进行的，在AM1.5的标准光源下，对所得染料敏化太阳能电池性能进行测试。经测定，本实施例得到的染料敏化太阳能电池开路电压为0.93V，短路电流密度为21.22mA/cm2，光电转换效率高达11.5％；

[0057] 可以看到，本实施例中，由于采用透光层和散射层，该透光层中包括TiO2纳米颗粒和TiO2纳米片，该散射层中包括SrTiO3-TiO2纳米筛和TiO2纳米颗粒，该对电极中包括氮化钛纳米颗粒薄膜，上述结合能够发挥最佳的技术效果，提高电子传输效率、减小电子湮灭，进而体现在提高了光电转换效率。

[0058] 以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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