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用于高效析氧的透明Ta3N5光阳极：串联电池的发展方向
摘要： 光电解水制氢被视为一种极具前景的制氢方法，而高效光电极的开发是实现实用系统的关键环节。本研究在n型氮化镓/蓝宝石衬底上制备了透明Ta3N5光阳极，通过与光阴极协同促进析氧反应，从而实现全解水。引入底层氮化镓层后，在1.23V（相对于可逆氢电极）电位下获得了6.3mA/cm2的光电流。Ta3N5对波长超过600nm光的透射特性，使入射太阳光能够穿透至吸收上限达1100nm的铜铟硒（CIS）材料。由此构建了由双CIS单元串联连接并以铂/镍电极为终端的独立串联电池用于析氢。该串联电池在反应初期展现出超过7%的太阳能-氢能转换效率。
关键词： 太阳能转换、光电化学、水分解、光电化学串联电池、(氧)氮化物
更新于2025-09-23 15:22:29
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用于高效析氧的透明Ta3N5光阳极：串联电池的发展方向
摘要： 光电化学水分解被视为一种有前景的制氢方法，而高效光电极的开发是实现实用系统的关键环节。本研究在n型GaN/蓝宝石衬底上制备了透明Ta3N5光阳极，通过与光阴极协同促进氧析出反应，从而实现全水分解。当引入底层GaN层后，在1.23 V（相对于可逆氢电极）电压下获得了6.3 mA cm-2的光电流。Ta3N5对波长大于600 nm光的透明特性使入射太阳光能够穿透至吸收上限达1100 nm的CuInSe2（CIS）材料。由此构建了以串联双CIS单元（末端连接Pt/Ni电极）为独立组件的串联电池用于析氢。该串联电池在反应初始阶段展现出超过7%的太阳能-氢能转换效率。
关键词： (氧)氮化物、光电化学、水分解、光电化学串联电池、太阳能转换
更新于2025-09-23 15:19:57
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一种三维ZnO/CdS/NiFe层状双氢氧化物光阳极与Cu?O光阴极耦合的串联电池用于全太阳能水分解
摘要： 本研究设计了一种用于无辅助全太阳能水分解的集成串联光电化学（PEC）电池，该电池由三维（3D）ZnO/CdS/NiFe层状双氢氧化物（LDH）核/壳/分级纳米线阵列（NWAs）光阳极和p-Cu2O光阴极组成。研究了基于ZnO的光阳极和Cu2O光阴极的光学和光电化学特性。结果表明，ZnO/CdS/NiFe LDH纳米结构表现出显著增强的性能，在0.9 V电压下光电流密度达到5.8 mA cm?2，起始电位低至0.1 V（相对于RHE）。这种增强可归因于CdS纳米粒子（NPs）的存在，其提升了可见光区域的光吸收并增强了电荷分离。此外，具有独特分级介孔结构的NiFe LDH纳米片的引入，通过提供更多作为助催化剂的活性位点促进了电化学反应。在此基础上，建立了ZnO/CdS/NiFe LDH–Cu2O双电极串联电池系统。在零偏压下，该器件显示出0.4 mA cm?2的光电流密度，相应的太阳能制氢（STH）转换效率达到0.50%。我们的结果表明，由基于地球丰富且低成本材料的金属-氧化物-半导体光电极组成的串联PEC电池，在全太阳能水分解方面具有广阔的应用潜力。
关键词： 氧化锌、光电化学串联电池、硫化镉、太阳能制氢、自驱动水分解、镍铁层状双氢氧化物
更新于2025-09-12 10:27:22
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由FeOOH/TiO2/BiVO4和Cu2O组成的高效串联光电极电池，用于自驱动太阳能水分解
摘要： 本研究设计了一种无需外加偏压的集成式太阳能分解水串联电池，采用FeOOH修饰的TiO2/BiVO4光阳极和p-Cu2O光阴极。测得该无偏压串联电池的表观光电流为0.37 mA/cm2（工作电压+0.36 VRHE），对应光电转换效率0.46%。此外，FeOOH修饰的TiO2/BiVO4与Cu2O光阴极的光电流约为0.07 mA/cm2（+0.42 VRHE）。随后我们建立了FeOOH修饰的TiO2/BiVO4-Cu2O双电极体系，在AM 1.5G光照下测量了电流密度-电压曲线。无辅助光电流密度为0.12 mA/cm2，经2.5小时测试后，该无偏压串联PEC电池分解产生的氢气和氧气量分别为2.36 mmol/cm2和1.09 mmol/cm2。进一步研究了FeOOH修饰的TiO2/BiVO4光阳极的光电化学(PEC)特性以阐明太阳能分解水的电子传输过程，这为建立更高太阳能-氢能转换效率的无偏压稳定PEC太阳能分解水串联电池提供了基础性挑战。
关键词： 自驱动水分解、光电化学串联电池、太阳能制氢、氧化亚铜-钒酸铋
更新于2025-09-10 09:29:36