耐寒太阳能驱动光热效应水凝胶电解质及其制备和应用
阅读说明：本技术 耐寒太阳能驱动光热效应水凝胶电解质及其制备和应用 (Cold-resistant solar-driven photothermal effect hydrogel electrolyte and preparation and application thereof ) 是由 韩生 张君 黄锐 李雪剑 于 2021-08-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种耐寒太阳能驱动光热效应水凝胶电解质及其制备和应用,所述水凝胶电解质包括太阳能驱动光热材料、高分子聚合物骨架、交联剂和金属盐溶液,所述太阳能驱动光热材料为过渡金属硫化物。所述制备方法包括以下步骤：(1)取高分子聚合物单体和交联剂溶于水混合,进行反应,得到生成有高分子聚合物骨架的反应液；(2)在反应液中加入过渡金属硫化物,形成分散体；(3)然后将分散体放在模具中冷冻干燥,形成水凝胶；(4)将冻干后的水凝胶取出放入金属盐溶液中浸泡。与现有技术相比,本发明得到的水凝胶具有太阳能驱动、耐寒、可发生光热效应等特性,可用在超级电容器中。(The invention relates to a cold-resistant solar-driven photothermal effect hydrogel electrolyte, and preparation and application thereof. The preparation method comprises the following steps: (1) dissolving a high molecular polymer monomer and a cross-linking agent in water, mixing, and reacting to obtain a reaction solution with a high molecular polymer skeleton; (2) adding a transition metal sulfide into the reaction solution to form a dispersion; (3) then putting the dispersion into a mould for freeze drying to form hydrogel; (4) and taking out the freeze-dried hydrogel and soaking the hydrogel in a metal salt solution. Compared with the prior art, the hydrogel obtained by the invention has the characteristics of solar drive, cold resistance, capability of generating photothermal effect and the like, and can be used in a super capacitor.)
技术领域
本发明涉及储能领域，具体涉及一种耐寒太阳能驱动光热效应水凝胶电解质及其制备和应用。
背景技术
随着全球能源需求的不断增长，人们对开发高效储能装置提出了更高的要求。超级电容器作为一种新型的储能器件，因其充放电速度快、工作寿命长而受到人们的广泛关注。
电解质包括液体电解质和固体电解质，是超级电容器不可缺少的组成部分。与液体电解质相比，固体电解质电导率低是影响储能器件高性能的主要缺点。而由于聚合物水凝胶电解质在室温下较高的导电性，逐渐成为高性能固态超级电容器研究中的热点。
水凝胶材料作为潜在的电解质之一，具有丰富且可修饰的物理化学性质，已广泛应用于各种多功能电化学储能装置和电子器件中，包括超级电容器、电池、摩擦电纳米发电机、电子皮肤等。尽管水凝胶电解质由于其保水性、柔韧性、粘附性、拉伸性甚至自愈合性等特性而具有显著的性能优势，但较差的低温性能仍然严重阻碍了水凝胶电解质基器件和电子器件在极地和其他寒冷环境中的进一步应用。
因此，实现水凝胶电解质的低温防冻性能和提高离子电导率是扩大水凝胶电解质应用范围的重要挑战。在水凝胶中加入有机液体是获得防冻水凝胶的一种方法。常用的有机液体包括乙二醇、甘油、二甲基亚砜等。在这些二元/三元体系中，有机液体与水分子的相互作用被认为是抑制冰晶晶格形成的主要原因。然而，由于有机液体的存在，这些水凝胶要么不导电，要么导电率低。此外，有机液体的挥发性和高自燃性也使有机水凝胶电解质造成了严重的安全危害。
专利CN112898596A公开了一种水凝胶电解质及其超级电容器，所述水凝胶电解质由以下方法制得：在引发剂的作用下，将含有聚合单体、高分子聚合物和水中的聚合单体聚合形成水凝胶电解质聚合物前体，然后将水凝胶电解质聚合物前体浸泡在无机盐和锌盐的水溶液中。该专利所制备出的水凝胶电解质虽然具有很好的机械强度和柔韧性，但是并未公开该水凝胶电解质可用于光热领域和水凝胶耐寒方面，所以并未对此进行相应的结构和组成设计使其具有相应的光热效应和耐寒性。而本发明一种耐寒太阳能驱动光热效应水凝胶电解质采用不同方法制得：在交联剂的作用下将高分子聚合物单体聚合形成高分子聚合物骨架，然后将过渡金属硫化物分散在高分子聚合物骨架中，经冷冻干燥后浸泡在饱和的金属盐溶液中。本发明与该专利不同之处在于：本发明在高分子聚合物骨架中加入了光热材料过渡金属硫化物，使得凝胶电解质具有光热效应；本发明所加入的盐溶液浓度为饱和溶液，饱和盐溶液可以有效降低电解质的凝固点，使得凝胶电解质在低温下具有优异的导电性能，从而赋予了凝胶电解质耐寒的特性。
发明内容
本发明的第一个目的就是提供一种耐寒太阳能驱动光热效应水凝胶电解质。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种耐寒太阳能驱动光热效应水凝胶电解质，所述水凝胶电解质包括太阳能驱动光热材料、高分子聚合物骨架、交联剂和金属盐溶液，所述太阳能驱动光热材料为过渡金属硫化物。
所述过渡金属硫化物包括二硫化钼(MoS2)或二硫化钨(WS2)，二硫化钼(MoS2)和二硫化钨(WS2)用作光热材料，将其加入水凝胶高分子骨架中，在太阳光的照射下，水凝胶电解质可发生光热效应。
所述高分子聚合物骨架的组成单体包括聚乙烯醇(PVA)、琼脂糖或海藻酸钠中的一种或多种，高分子聚合物骨架起到包裹电解质和光热材料的作用。
在水凝胶电解质中，高分子聚合物骨架和交联剂的质量比为(0.5～2):4，优选为1:4。
所述交联剂包括N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)和N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)，交联剂与高分子聚合物单体中的羟基发生缩合反应产生网状结构，以便电解质离子快速转移，增加离子的导电性能。
当交联剂为N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)和N,N-亚甲基双丙烯酰胺的混合时，N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)和N,N-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为1:3。
所述金属盐溶液包括醋酸钠溶液(NaAc)、醋酸钾溶液(KAc)、氯化钠溶液(NaCl)和氯化钾溶液(KCl)。
在水凝胶电解质中，所述金属盐溶液的浓度为饱和浓度，饱和溶液即金属盐固体在液体中溶解直至不能再溶解为止，饱和的金属盐溶液可以有效降低水凝胶的凝固点，使得凝胶电解质在低温下具有优异的导电性能，从而赋予了凝胶电解质耐寒的特性。
所述水凝胶电解质呈现出多孔的网状结构。
本发明的第二个目的就是提供一种耐寒太阳能驱动光热效应水凝胶电解质的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)取高分子聚合物单体和交联剂溶于水混合，进行反应，得到生成有高分子聚合物骨架的反应液；
(2)在反应液中加入过渡金属硫化物，形成分散体；
(3)然后将分散体放在模具中冷冻干燥，形成水凝胶；
(4)将冻干后的水凝胶取出放入金属盐溶液中浸泡。
步骤(1)中，高分子聚合物单体和水的质量比为(0.5～2):10，优选为1:10。
步骤(1)中，当交联剂为N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)和N,N-亚甲基双丙烯酰胺的混合时，N,N-二甲基丙烯酰胺和水的质量比为1:10，N,N-亚甲基双丙烯酰胺和水的质量比为3:10。
步骤(1)中，混合时，水的温度为80～100摄氏度，优选为90摄氏度，在高温下高分子聚合物单体可在水中溶解并与交联剂发生反应，在室温下则无法溶解，也不发生反应。
步骤(2)中，在分散体中，过渡金属硫化物的浓度为0.2～1.0mg/mL，优选为0.8mg/mL。
步骤(3)中，冷冻干燥的温度为-50～-30℃，优选为-40℃，冷冻干燥的时间为2.5～3.5h，优选为3h。
步骤(3)中，所述模具的材质为聚四氟乙烯，便于后续去除水凝胶，且不与水凝胶进行反应。
步骤(4)中，金属盐溶液和步骤(1)中所取的水的体积比为(40～60):1，优选为50:1。
步骤(4)中，在金属盐溶液中浸泡22～26h，优选为24h。
本发明的第三个目的就是提供一种耐寒太阳能驱动光热效应水凝胶电解质在超级电容器中的应用。将水凝胶电解质直接和碳纤维电极组成超级电容器进行使用。
研究表明过渡金属二硫化物(TMDs)，如二硫化钼纳米片和二硫化钨纳米片，已在发电机、伤口抗菌或癌症治疗、水脱盐或净化领域作为有效的光热材料进行使用。
本发明通过二硫化钼纳米片或二硫化钨纳米片这类过渡金属二硫化物的自引发作用和饱和金属盐溶液能够降低水凝胶的凝固点的作用发明了一种具有太阳能驱动加热能力和抵御寒冷的水凝胶电解质，并利用该复合水凝胶电解质和碳纤维电极设计了一种具有太阳能辅助增强电化学性能的新型双光热微超级电容器。其中，凝胶具有能源利用率高、水汽化能量需求低和理化性质可调性强等优点，水凝胶在凝胶化时可根据需求使用相应的模具来达到想要的尺寸和形状，具有很好的可扩展性，太阳能驱动光热材料吸收光能，将太阳能转换为热能，而且水凝胶电解质本身也具有耐寒的性能，可在-30℃下进行工作。
附图说明
图1为实施例1所制备的耐寒太阳能驱动光热效应水凝胶电解质的SEM电镜图；
图2为不同浓度的二硫化钼纳米片耐寒太阳能驱动光热效应水凝胶电解质在1w·cm2红外照明下经浸泡处理和未经浸泡处理的温度变化的比较；
图3为在黑暗和太阳光条件下测定耐寒太阳能驱动光热效应水凝胶电解质的比容量随电流密度的变化；
图4为在不同的温度条件下测定耐寒太阳能驱动光热效应水凝胶电解质的充放电曲线变化；
图5为实施例6制得的超级电容器在太阳光和黑暗条件下的循环伏安曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
以下各实施例中，如无特别说明的原料或处理技术，则表明所采用的均为本领域的常规市售原料产品或常规处理技术。
实施例1
一种耐寒太阳能驱动光热效应水凝胶电解质，包括太阳能驱动光热材料、高分子聚合物骨架、交联剂和金属盐溶液，太阳能驱动光热材料为过渡金属硫化物，具体为二硫化钼，高分子聚合物骨架为聚乙烯醇通过N,N-二甲基丙烯酰胺和N,N-亚甲基双丙烯酰胺这两种交联剂聚合得到，金属盐为KCl溶液。制备步骤如下：
1)在连续搅拌下，将0.1g的N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、0.3gN,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)和0.1g聚乙烯醇溶解在1mL温度为90摄氏度的蒸馏水中。
2)然后向上述溶液中加入质量为0.8mg的二硫化钼纳米片，形成二硫化钼纳米片均匀分散体。
3)然后将上述分散体加入聚四氟乙烯模具中成型。
4)然后放入冷冻干燥机在-40℃下冷冻干燥3小时。
5)最后，室温下将上述冷冻干燥后的水凝胶浸泡在50ml饱和KCl溶液中24小时，得到耐寒太阳能驱动光热效应水凝胶电解质。
6)图1是耐寒太阳能驱动光热效应水凝胶电解质的SEM电镜图，可看出所得到的水凝胶电解质呈现出多孔的网状结构，此结构提高了离子转移速率，增加了凝胶电解质的导电性能。
实施例2
一种耐寒太阳能驱动光热效应水凝胶电解质，包括太阳能驱动光热材料、高分子聚合物骨架、交联剂和金属盐溶液，太阳能驱动光热材料为过渡金属硫化物，具体为二硫化钼，高分子聚合物骨架为聚乙烯醇通过N,N-二甲基丙烯酰胺和N,N-亚甲基双丙烯酰胺这两种交联剂聚合得到，金属盐为NaAc溶液。制备步骤如下：
1)在连续搅拌下，将0.1g的N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、0.3gN,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)和0.1g聚乙烯醇溶解在1mL温度为90摄氏度的蒸馏水中。
2)然后向上述溶液中加入不同质量的二硫化钼纳米片(0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mg),形成具有不同二硫化钼纳米片浓度的均匀分散体(0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mg/mL)。
3)然后将上述不同浓度二硫化钼纳米片的均匀分散体加入聚四氟乙烯模具中成型。
4)然后放入冷冻干燥机在-40℃下冷冻干燥3小时，得到含有不同浓度的二硫化钼的复合水凝胶，之后先将得到的水凝胶置于1w·cm2红外照明下进行温度测量，结果如图2所示，可看到，随着二硫化钼含量的升高，水凝胶的温度也逐渐升高，说明发生了更多的光热效应，且与对比例1进行比较，说明过渡金属硫化物可大幅度增强电解质的光热效应，且随着过渡金属硫化物的含量的增大，温度差更大，说明过渡金属硫化物的含量是影响电解质的性能的关键因素。
5)最后，室温下将聚乙烯醇水凝胶浸泡在50ml饱和NaAc溶液中24小时，得到最终的耐寒太阳能驱动光热效应水凝胶电解质，将得到的电解质置于1w·cm2红外照明下进行温度测量，结果如图2所示，随着二硫化钼含量的升高，电解质的温度也逐渐升高，说明发生了更多的光热效应，且与对比例1进行比较，说明过渡金属硫化物可大幅度增强电解质的光热效应，且随着过渡金属硫化物的含量的增大，温度差更大，说明过渡金属硫化物的含量是影响电解质的性能的关键因素。
图2是不同浓度二硫化钼纳米片耐寒太阳能驱动光热效应水凝胶电解质在1w·cm2红外照明下经浸泡处理和未经浸泡处理的温度变化的比较，可看到，通过浸泡可大幅度增强电解质的光热效应。与未浸泡的水凝胶相比，浸泡之后，离子进入电解质中，原来水凝胶电解质中的水从电解质中出来，水凝胶电解质的水体积随着水分的流失而减小。浸泡之后的水凝胶表现出更突出的光热转化能力，水凝胶光热能力增强可归因于水凝胶电解质的含水量降低和二硫化钼纳米片之间的距离缩短。
实施例3
一种耐寒太阳能驱动光热效应水凝胶电解质，包括太阳能驱动光热材料、高分子聚合物骨架、交联剂和金属盐溶液，太阳能驱动光热材料为过渡金属硫化物，具体为二硫化钼，高分子聚合物骨架为聚乙烯醇通过N,N-二甲基丙烯酰胺和N,N-亚甲基双丙烯酰胺这两种交联剂聚合得到，金属盐为NaAc溶液。制备步骤如下：
1)在连续搅拌下，将0.1g的N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、0.3gN,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)和0.1g聚乙烯醇溶解1mL温度为90摄氏度的蒸馏水中。
2)然后向上述溶液中加入质量为0.8mg的二硫化钼纳米片，形成二硫化钼纳米片均匀分散体。
3)然后将上述分散体加入聚四氟乙烯模具中成型。
4)然后放入冷冻干燥机在-40℃下冷冻干燥3小时，得到含有二硫化钼的复合水凝胶。
5)最后，室温下将聚乙烯醇水凝胶浸泡在50ml饱和NaAc溶液中24小时，得到最终的耐寒太阳能驱动光热效应水凝胶电解质。
6)将得到的水凝胶电解质与市售碳纤维电极组合成柔性超级电容器，在黑暗和太阳光(强度为1W/cm2)条件下测定耐寒太阳能光驱动热效应水凝胶电解质的比容量随电流密度的变化，如图3所示。可看到，在黑暗条件下，超级电容器的比容量较低，最开始实验时，比容量为24mF/cm2左右，随着电流密度的增强，最后衰减到20mF/cm2左右。在太阳光照射下，超级电容器的比容量较高，最开始实验时，比容量为42.5mF/cm2左右，随着电流密度的增强，最后衰减到26mF/cm2左右。说明本发明制得的电解质确实可通过太阳能进行驱动。
实施例4
一种耐寒太阳能驱动光热效应水凝胶电解质，包括太阳能驱动光热材料、高分子聚合物骨架、交联剂和金属盐溶液，太阳能驱动光热材料为过渡金属硫化物，具体为二硫化钼，高分子聚合物骨架为聚乙烯醇通过N,N-二甲基丙烯酰胺和N,N-亚甲基双丙烯酰胺这两种交联剂聚合得到，金属盐为NaAc溶液。制备步骤如下：
1)在连续搅拌下，将0.1g的N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、0.3gN,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)和0.1g聚乙烯醇溶解在1mL温度为90摄氏度的蒸馏水中。
2)然后向上述溶液中加入质量为0.8mg的二硫化钼纳米片，形成二硫化钼纳米片均匀分散体。
3)然后将上述分散体加入聚四氟乙烯模具中成型。
4)然后放入冷冻干燥机在-40℃下冷冻干燥3小时，得到含有二硫化钼的复合水凝胶。
5)最后，室温下将聚乙烯醇水凝胶浸泡在50ml饱和NaAc溶液中24小时，得到最终的耐寒太阳能驱动光热效应水凝胶电解质。
6)将得到的凝胶电解质与碳纤维电极组合成柔性超级电容器，在不同的温度条件下测定超级电容器的充放电曲线变化，如图4所示。
从图4中可以看出，在-30℃、-20℃、0℃和20℃下的充放电曲线形状比较一致，说明采用本发明制得的电解质制得的超级电容器在低温下也可以正常进行充放电，说明电解质具有耐寒性能。
对比例1
1)在连续搅拌下，将0.1g的N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、0.3gN,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)和0.1g聚乙烯醇溶解在1mL温度为90摄氏度的蒸馏水中。
2)然后将上述溶液加入聚四氟乙烯模具中成型。
3)然后放入冷冻干燥机在-40℃下冷冻干燥3小时，得到复合水凝胶，之后先将得到的水凝胶置于1w·cm2红外照明下进行温度测量，结果如图2所示。
4)最后，室温下将聚乙烯醇水凝胶浸泡在50ml饱和NaAc溶液中24小时，得到最终的耐寒太阳能驱动光热效应水凝胶电解质，将得到的电解质置于1w·cm2红外照明下进行温度测量，结果如图2所示。
实施例5
一种耐寒太阳能驱动光热效应水凝胶电解质，包括太阳能驱动光热材料、高分子聚合物骨架、交联剂和金属盐溶液，太阳能驱动光热材料为过渡金属硫化物，具体为二硫化钨，高分子聚合物骨架为琼脂糖通过N,N-二甲基丙烯酰胺和N,N-亚甲基双丙烯酰胺这两种交联剂聚合得到，金属盐为NaAc溶液。制备步骤如下：
1)在连续搅拌下，将0.1g的N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、0.3gN,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)和0.1g琼脂糖溶解在1mL温度为90摄氏度的蒸馏水中。
2)然后向上述溶液中加入质量为0.8mg的二硫化钨纳米片，形成二硫化钨纳米片均匀分散体。
3)然后将上述分散体加入聚四氟乙烯模具中成型。
4)然后放入冷冻干燥机在-40℃下冷冻干燥3小时，得到含有二硫化钨的复合水凝胶。
5)最后，室温下将琼脂糖水凝胶浸泡在50ml饱和NaAc溶液中24小时，得到最终的耐寒太阳能驱动光热效应水凝胶电解质。
6)将得到的水凝胶电解质与市售碳纤维电极组合成柔性超级电容器。
实施例6
一种耐寒太阳能驱动光热效应水凝胶电解质，包括太阳能驱动光热材料、高分子聚合物骨架、交联剂和金属盐溶液，太阳能驱动光热材料为过渡金属硫化物，具体为二硫化钨，高分子聚合物骨架为海藻酸钠通过N,N-二甲基丙烯酰胺和N,N-亚甲基双丙烯酰胺这两种交联剂聚合得到，金属盐为NaCl溶液。制备步骤如下：
1)在连续搅拌下，将0.1g的N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、0.3gN,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)和0.1g海藻酸钠溶解在1mL温度为90摄氏度的蒸馏水中。
2)然后向上述溶液中加入质量为0.8mg的二硫化钨纳米片，形成二硫化钨纳米片均匀分散体。
3)然后将上述分散体加入聚四氟乙烯模具中成型。
4)然后放入冷冻干燥机在-40℃下冷冻干燥3小时，得到含有二硫化钨的复合水凝胶。
5)最后，室温下将海藻酸钠水凝胶浸泡在50ml饱和NaCl溶液中24小时，得到最终的耐寒太阳能驱动光热效应水凝胶电解质。
6)将得到的水凝胶电解质与市售碳纤维电极组合成柔性超级电容器，在光照和黑暗条件下测定所得的超级电容器的伏安曲线变化，如图5所示。
从图5中可以看出，在太阳光和黑暗条件下的循环伏安曲线形状比较一致，呈现类矩形形状，说明采用本发明制得的水凝胶电解质应用于的超级电容器具有双电层电容特性；同时，在太阳光条件下曲线所围的面积比黑暗条件下大，说明所制备的水凝胶电解质具有光驱动效应，光照条件使得超级电容器的比电容大幅度提高。
实施例7
一种耐寒太阳能驱动光热效应水凝胶电解质，包括太阳能驱动光热材料、高分子聚合物骨架、交联剂和金属盐溶液，太阳能驱动光热材料为过渡金属硫化物，具体为二硫化钼，高分子聚合物骨架为琼脂糖通过N,N-二甲基丙烯酰胺和N,N-亚甲基双丙烯酰胺这两种交联剂聚合得到，金属盐为KAc溶液。制备步骤如下：
1)在连续搅拌下，将0.1g的N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、0.3gN,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)和0.1g琼脂糖溶解在1mL温度为90摄氏度的蒸馏水中。
2)然后向上述溶液中加入质量为0.8mg的二硫化钼纳米片，形成二硫化钼纳米片均匀分散体。
3)然后将上述分散体加入聚四氟乙烯模具中成型。
4)然后放入冷冻干燥机在-40℃下冷冻干燥3小时，得到含有二硫化钼的复合水凝胶。
5)最后，室温下将琼脂糖水凝胶浸泡在50ml饱和KAc溶液中24小时，得到最终的耐寒太阳能驱动光热效应水凝胶电解质。
6)将得到的凝胶电解质与市售碳纤维电极组合成柔性超级电容器。
实施例8
一种耐寒太阳能驱动光热效应水凝胶电解质，包括太阳能驱动光热材料、高分子聚合物骨架、交联剂和金属盐溶液，太阳能驱动光热材料为过渡金属硫化物，具体为二硫化钼，高分子聚合物骨架为琼脂糖通过N,N-二甲基丙烯酰胺和N,N-亚甲基双丙烯酰胺这两种交联剂聚合得到，金属盐为NaCl溶液。制备步骤如下：
1)在连续搅拌下，将0.1g的N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、0.3gN,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)和0.05g琼脂糖溶解在1mL温度为80摄氏度的蒸馏水中。
2)然后向上述溶液中加入质量为0.2mg的二硫化钼纳米片，形成二硫化钼纳米片均匀分散体。
3)然后将上述分散体加入聚四氟乙烯模具中成型。
4)然后放入冷冻干燥机在-50℃下冷冻干燥2.5小时，得到含有二硫化钼的复合水凝胶。
5)最后，室温下将琼脂糖水凝胶浸泡在40ml饱和NaCl溶液中22小时，得到最终的耐寒太阳能驱动光热效应水凝胶电解质。
6)将得到的凝胶电解质与市售碳纤维电极组合成柔性超级电容器。
实施例9
一种耐寒太阳能驱动光热效应水凝胶电解质，包括太阳能驱动光热材料、高分子聚合物骨架、交联剂和金属盐溶液，太阳能驱动光热材料为过渡金属硫化物，具体为二硫化钼，高分子聚合物骨架为琼脂糖通过N,N-二甲基丙烯酰胺和N,N-亚甲基双丙烯酰胺这两种交联剂聚合得到，金属盐为KCl溶液。制备步骤如下：
1)在连续搅拌下，将0.1g的N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、0.3gN,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)和0.2g琼脂糖溶解在1mL温度为80摄氏度的蒸馏水中。
2)然后向上述溶液中加入质量为0.2mg的二硫化钼纳米片，形成二硫化钼纳米片均匀分散体。
3)然后将上述分散体加入聚四氟乙烯模具中成型。
4)然后放入冷冻干燥机在-30℃下冷冻干燥3.5小时，得到含有二硫化钼的复合水凝胶。
5)最后，室温下将琼脂糖水凝胶浸泡在60ml饱和KCl溶液中26小时，得到最终的耐寒太阳能驱动光热效应水凝胶电解质。
6)将得到的凝胶电解质与市售碳纤维电极组合成柔性超级电容器。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。