光催化增强热电偶电池

氢电联产

将光催化水分解产生的氢气与氧气持续注入电解质，形成持续的氧化还原离子浓度梯度，实现同时发电与产氢。

Wang, Yijin · Zhang, Youzi · 徐新 · Yang, Jiabao · Wang, Maohuai · Wang, Ruiting · 郭鹏 · Huang, Wenjing · Jorge-Sobrido, Ana Belen · Wei, Bingqing Mg · 李炫华

Science 2023

具体参数

热功率

{'zh': '8.2', 'en': '8.2'} mV/K

太阳能制氢效率

{'zh': '0.4', 'en': '0.4'} %

开路电压

{'zh': '4.4', 'en': '4.4'} V

功率

{'zh': '20.1', 'en': '20.1'} mW

产氢量

{'zh': '0.5', 'en': '0.5'} mmol

产氧量

{'zh': '0.2', 'en': '0.2'} mmol

技术优势

离子梯度持续供给

光催化水分解持续产生氢气和氧气，原位补充氧化还原离子，解决传统热电偶电池浓度差消散导致电压下降的问题。

氢电联产

同一器件在输出电能的同时联产氢气和氧气，省去独立电解槽，户外运行6小时可收集0.5 mmol H₂和0.2 mmol O₂。

可放大集成

36个单元组成112 cm²的大面积模块，开路电压串到4.4 V，输出功率20.1 mW，说明该设计可从单电池扩展到面板级。

应用场景

• 太阳能制氢：同一器件在光照下既产氢又发电，无需额外电解槽，直接用于太阳能制氢系统。
• 废热回收：可将低温废热与光照耦合，持续产生离子浓度差并输出电能，提升余热利用价值。
• 离网能源系统：模块可自供能并产出氢气，适合无电网地区作为分布式电氢联供单元。
• 自供能传感器：利用环境温差即可输出毫瓦级电压，可为低功耗传感器节点直接供电。