太阳能驱动的硫化物氧化与二氧化碳配对2 减少基于铜化物的空缺工程
Zhongke Wang1,2,3,4,5, Qixing Zhang1,2,3,4,5, Jin Wang1,2,3,4,5
1Institute of Photoelectronic Thin Film Devices and Technology, Renewable Energy Conversion and Storage Center, State Key Laboratory of Photovoltaic Materials and Cells, Nankai University, Tianjin, 300350, P. R. China.
一种具有铜空缺的新型化铜催化剂,通过光伏驱动的电化学二氧化碳减排和硫化物氧化,有效地将太阳能转化为化学能量. 该系统实现了高甲选择性和提高能源效率,显示了2%的太阳能-甲转换率.
科学领域:
- 电化学和可再生能源.
背景情况:
- 光伏驱动的电化学 (PV-EC) 二氧化碳减排 (CO2R) 与硫化物氧化 (SOR) 相结合,为太阳能转化为化学能源提供了一条途径.
- 在CO2R和SOR方面,开发具有高选择性和高效率的具有成本效益的电催化剂是一个重大挑战.
研究的目的:
- 为高效和选择性CO2R和SOR开发一种双功能催化剂.
- 为了研究PV-EC CO2R-SOR系统的性能和能源效率.
主要方法:
- 合成一个具有铜空位的双功能化铜催化剂 (v-CuSe2).
- 对CO2R和SOR的催化剂进行电化学测试.
- 由太阳能电池供电的两电极CO2R-SOR系统的长期运行.
主要成果:
- 该v-CuSe2催化剂在阴极CO2R中在-200 mA cm-2下获得了62.4%的法拉代效率 (FE),用于在阴极CO2R中产生甲.
- 集成的CO2R-SOR系统在200 mA cm-2的16小时内显示了甲的平均FE为57.2%,硫粉的平均FE为97.7%.
- CO2 R-SOR系统实现了22.9%的能源效率 (EE),明显高于CO2R加氧演化反应 (OER).
- 当由太阳能电池驱动时,实现了2%的太阳能-甲转换效率.
结论:
- 在v-CuSe中的铜空缺和的协同效应增强了CO2中的甲选择性.
- 该PV-EC CO2 R-SOR系统为太阳能利用和化学品生产提供了一条高效的路线.
- 这种方法为可持续的能源转换和碳利用提供了一个有希望的战略.
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