一种自供电的人工叶片，采用钙钛矿光阴极进行太阳能氢气生产和肼的降解

《Nature Communications》：Self-powered artificial leaf using perovskite photocathode for solar hydrogen production and hydrazine degradation

　　

摘要

无偏压的光电化学装置为从碱性海水中生产太阳能氢气提供了一条可持续的途径。然而，阳极氧释放所需的高电位以及海水中不希望发生的氯化物氧化现象限制了这些装置的效率。通过利用有毒污染物肼的低氧化电位，无偏压装置能够实现高效氢气生产并同时降解肼，有效避免氯化物氧化。在这里，我们设计了一种自供电的人工叶片装置，该装置包含一个钙钛矿光阴极和一个无贵金属的氧化物催化剂，用于直接生产太阳能氢气和降解肼。该装置在1太阳光照射下表现出25 mA cm^–2的高光电流密度，并且稳定性可维持3天。当在零偏压条件下运行时，该人工叶片装置能够在约30小时内将肼的浓度降解至低于1 ppb。这项研究为同时生成氢气和去除污染物提供了一种可扩展且可持续的方法，推动了太阳能在大规模环境应用中的使用。