c. So sánh động học các quá trình trao đổi điện tích trong pin DSSC
4.3.2. Ảnh hưởng của polymer lên độ dẫn điện ion của dung dịch điện ly
0 5 10 15 20 25 PEO 1.000.000 PEG 20.000
Ham luong polymer (% )
D o d a n d ien i on (m S /c m)
Hình 4.5. Quan hệ hàm lượng polymer và độ dẫn điện ion của dung dịch điện ly.
Độ dẫn điện ion của dung dịch phụ thuộc vào bản chất, nồng độ của ion, bản chất dung môi và độ nhớt của hệ điện ly. Khi polymer được phân tán trong hệ gel, độ
nhớt của hệ tăng và làm ảnh hưởng đến độ linh động của các ion, làm thay đổi độ dẫn
điện ion của gel điện ly.
Nhìn vào biểu đồ ta thấy, khi hàm lượng polymer tăng độ dẫn điện ion sẽ tăng nhẹ sau đó giảm xuống. Sự giảm độ dẫn điện ion của hệđiện ly còn do tác động của sự
tồn tại của pha tinh thể của polymer trong hệ điện ly, điều này sẽ được chứng minh ở
phần 4.3.3.
Ảnh hưởng của PEO lên các tính chất của hệđiện ly mạnh hơn của PEG ở cùng hàm lượng phần trăm khối lượng trong hệ khảo sát, điều này được lý giải thông qua khối lượng phân tử và độ dài mạch và cấu trúc mạch phân tử của 2 dạng polymer. PEO có khối lượng phân tử trung bình số là 1,000,000, trong khi đó PEG có khối lượng trung bình số là 20,000 là rất nhỏ so với PEO. Khi khối lượng phân tử càng lớn, mạch polymer càng dài được hòa tan trong dung môi thì độ nhớt của dung dịch thu được sẽ càng cao, điều này phù hợp với kết quả khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng polymer đến
Ta biết lượng điện Q tải đi trong 1 đơn vị thời gian (1 giây) qua 1 đơn vị tiết diện (1 cm2) chính là cường độ dòng điện và tỉ lệ với mật độ dòng JSC của pin DSSC. = = = 10 . . ( + ) (4.3) Với: - C : nồng độ - α : độ điện ly;
- uo : tốc độ chuyển động tuyệt đối của cation - vo : tốc độ chuyển động tuyệt đối của anion
- νZ : gọi là yếu tốđiện hóa trị; ν là số ion phân ly, Z điện tích ion - F : số Faraday, F = e.NA = 96500 C
Khi xét các hệ điện ly có cùng một nồng độ C của chất điện ly, trong cùng một dung môi thì độ phân ly của chất tan α sẽ giống nhau (α = 1). Ta cho cùng một loại polymer vào các dung dịch này với hàm lượng khác nhau, làm độ nhớt của hệ điện ly này thay đổi, làm ảnh hưởng lên tốc độ chuyển động của các ion, làm độ dẫn điện của dung dịch thay đổi. Hay nói cách khác là khi độ nhớt của dung dịch thay đổi sẽ làm ảnh hưởng đến độ linh động của các ion và làm cho độ dẫn điện của dung dịch điện ly thay
đổi, theo phương trình Stoke dưới đây:
= (4.4)
Với:
- eo : điện tích của điện tử
- Z : điện tích của ion (hóa trị của ion)
- r : bán kính hiệu dụng của ion, bao gồm cả lớp vỏ solvate hóa - η : độ nhớt của dung dịch điện ly
- : cường độđiện trường
Từ (4.3), (4.4) ta thấy, cường độ dòng điện chuyển vận qua dung dịch điện ly tương đồng với mật độ dòng điện của pin DSSC tỉ lệ thuận với vận tốc chuyển động của các ion tham gia quá trình vận chuyển điện tích và tỉ lệ nghịch với độ nhớt của dung dịch điện ly.