一种具有附加价值的太阳能辅助可充电电池，该电池结合了高效的光电化学能量存储技术，并能利用阳光促进从天然海水中自主生成过氧化氢（H2O2）的过程

《ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION》：A Value-Added Solar-Mediated Rechargeable Battery Integrating Efficient Photoelectrochemical Energy Storage with Sunlight-Boosted Self-Powered H2O2 Production from Natural Seawater

可持续光电化学海水电池通过自供电过氧化氢合成实现价值化反应循环。采用A3-(D核)聚合物包覆的TiO?双功能S-方案异质结阴极，在光照充放电过程中分别实现氧析出与两电子氧还原反应，产氢量为黑暗状态的9.4倍，电压效率接近零。

　　

摘要

开发能够在储存/释放电能过程中生成有价值化学物质的可持续功能性电池是一个具有挑战性的前沿领域。在这里，我们提出了一种新的电池化学体系，该体系首次实现了基于太阳能的可充电海水电池，这种电池能够将光电化学能量储存与利用阳光促进的海水自发电制氢（H?O?）过程相结合，而无需外部电源或氧气供应。这一系统的实现得益于精心设计的功能性异质结光电极（MP-COP@TiO?），该电极由A3-(D-core)聚合物（MP-COP）包裹的TiO?组成。A3-(D-core)结构能够有效调节电子传输，优化氧物种的吸附，并将氧还原反应（ORR）导向一步生成2e?的路径，同时促进与氧化反应（OER）活性TiO?的电子耦合，从而建立有效的电荷传输机制，并增强内置的电场。这使得MP-COP@TiO?在光充电过程中能够利用阳光促进4e?的OER反应生成氧气，在光放电过程中生成H?O?，从而实现太阳能驱动的、具有附加价值的循环反应。将MP-COP@TiO?与钠阳极及海水结合，可以制备出前所未有的功能性电池，在光放电条件下产生的H?O?产率为5.47 mmol g?1 h?1，是黑暗条件下的9.4倍，同时其充放电电压差接近零。机理研究表明，A3-(D-core)结构的调节作用及其与电荷传输机制的协同效应显著促进了氧的吸附，并加速了一步生成H?O?的ORR过程。

图形摘要

我们开发了一种新的电池化学体系，实现了首次兼具接近零的充放电电压差以及无需外部电源或氧气输入即可利用阳光促进的海水自发电制氢（H?O?）的功能。该体系依赖于精心设计的功能性异质结光电极，在光充电过程中驱动氧化反应，在光放电过程中通过一步生成2e?的氧还原反应（ORR）产生H?O?，从而形成了太阳能驱动的、具有附加价值的循环反应。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

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