近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所催化基礎(chǔ)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室及潔凈能源國(guó)家實(shí)驗(yàn)室太陽(yáng)能研究部中科院院士李燦、副研究員施晶瑩與燃料電池研究部研究員陳劍合作，在太陽(yáng)能光-化學(xué)轉(zhuǎn)化和電化學(xué)儲(chǔ)能交叉領(lǐng)域取得進(jìn)展，設(shè)計(jì)構(gòu)筑了基于雙硅光電極的光電化學(xué)(PEC)體系用于高效催化轉(zhuǎn)化氧化還原電對(duì)物種，成功實(shí)現(xiàn)了利用太陽(yáng)光自驅(qū)動(dòng)水溶液體系液流電池充電，并藉此構(gòu)建了太陽(yáng)能原位化學(xué)轉(zhuǎn)化-儲(chǔ)存-供電一體化的概念裝置(Solar Rechargeable Flow Cell，簡(jiǎn)寫(xiě)為SRFC)，相關(guān)研究成果發(fā)表在近期的《自然·通訊》期刊上(Nature Communications, 2016, 7:11474, doi:10.1038/ncomms11474, Shichao Liao, Jingying Shi, Jian Chen and Can Li, et al.)。

該工作制備了寬光譜吸收的硅基光陽(yáng)極和硅基光陰極，構(gòu)筑光電解池在太陽(yáng)光照射下，驅(qū)動(dòng)液流電池中動(dòng)力學(xué)快速的氧化還原電對(duì)物種的非自發(fā)氧化和還原過(guò)程，即充電過(guò)程，充電結(jié)束后可通過(guò)碳紙電極進(jìn)行原位自發(fā)對(duì)外供電，從而構(gòu)建了一個(gè)太陽(yáng)能→化學(xué)能→電能三者轉(zhuǎn)化的原位一體化體系，通過(guò)這一體系可以將間歇性、能量密度低的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為可直接利用的連續(xù)電能(如示意圖所示)。以AQDS/Br2液流電池為例，所構(gòu)建的SRFC器件在太陽(yáng)光照射下即可自行進(jìn)行充電過(guò)程，其光-化學(xué)轉(zhuǎn)化的能量利用效率高達(dá)5.9%;充電后電池的初始放電電壓高達(dá)0.8V以上;整個(gè)光充電—放電過(guò)程光能的轉(zhuǎn)化率在3.0%以上，為目前同類型器件文獻(xiàn)報(bào)道的最高值;且該器件顯示了良好的充放電循環(huán)穩(wěn)定性。這一研究成果為太陽(yáng)能的原位高效轉(zhuǎn)化儲(chǔ)存利用開(kāi)拓了新思路，顯示出潛在的技術(shù)應(yīng)用前景。

該研究工作得到了科技部“973”項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金委和教育部能源材料化學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心(2011•iChEM)的資助。

大連化物所太陽(yáng)能光-化學(xué)-電能儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)化研究取得進(jìn)展

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