光催化輔助燃料電池研究獲進展

近日，中科院大連化學物理研究所催化基礎國家重點實驗室、潔淨能源國家實驗室（籌）李燦團隊在太陽能光—電轉化和燃料電池化學能—電能轉化交叉領域取得新進展，發現光催化可以顯著促進氧還原反應（ORR）的催化活性，並基於此提出了聚合物太陽能電池和H2-O2燃料電池耦合的疊層電池概念，相關研究在《德國應用化學》上發表。

H2-O2燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)能(neng)將(jiang)氫(qing)氣(qi)直(zhi)接(jie)高(gao)效(xiao)轉(zhuan)化(hua)為(wei)可(ke)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)的(de)電(dian)能(neng)，同(tong)時(shi)產(chan)生(sheng)對(dui)人(ren)類(lei)生(sheng)存(cun)環(huan)境(jing)友(you)好(hao)的(de)水(shui)分(fen)子(zi)，是(shi)先(xian)進(jin)可(ke)持(chi)續(xu)清(qing)潔(jie)能(neng)源(yuan)體(ti)係(xi)發(fa)展(zhan)的(de)重(zhong)要(yao)方(fang)向(xiang)之(zhi)一(yi)。其(qi)中(zhong)，陰(yin)極(ji)的(de)ORR是H2-O2燃料電池的控速反應，直接關係到整個電池的開路電位和輸出功率。貴金屬鉑是ORR最好的催化劑，但是較高的成本嚴重製約了燃料電池技術的發展和商業化進程。

研究人員將光催化引入ORR，發現采用聚合物半導體光催化劑、光照可顯著促進ORR的電催化活性
，起始電位遠低於商業鉑催化劑。由此構建的光驅動概念型H2-O2燃料電池中，光照使燃料電池的開路電壓大增，短路電流增加1倍。光驅動概念型H2-O2燃料電池可被認為是聚合物太陽能電池和H2-O2燃ran料liao電dian池chi疊die層ceng耦ou合he的de結jie果guo。光guang促cu進jin分fen子zi氧yang還hai原yuan的de機ji理li可ke能neng是shi光guang激ji發fa聚ju合he物wu的de電dian子zi從cong價jia帶dai到dao導dao帶dai

，導dao帶dai上shang激ji發fa態tai的de電dian子zi具ju有you足zu夠gou的de電dian勢shi轉zhuan移yi填tian充chong到dao氧yang分fen子zi的de反fan鍵jian軌gui道dao，從cong而er使shi氧yang還hai原yuan反fan應ying更geng加jia容rong易yi。該gai研yan究jiu結jie果guo為wei解jie決jue燃ran料liao電dian池chiORR反應動力學問題開拓了新的思路，顯示出潛在的應用價值。