太阳能制氢作为化石燃料的替代品，在清洁燃料生产系统方面具有巨大潜力。高性能太阳能氢气发生器的一个解决方案是利用光电催化（PEC）电池中的催化剂集成光电极，将太阳能转化为氢能。尽管自1970年代以来PEC领域已有大量研究，特别是在开发基于氧化物的光电电极方面，但提高水分解光电极的效率、降低成本及减少能耗仍是实际应用前的主要挑战。尽管已提出并演示了一些具有潜力的替代材料，如异质结钙钛矿光电电极，但关键材料和加工挑战依然存在。此外，尽管PEC技术在实验室规模上已取得显著进展，但在扩大规模至商用尺寸时仍面临性能降低等难题。有机光电极因其低成本、高稳定性及潜在的电荷传输能力，成为放大PEC系统中的重要考虑因素。然而，PEC技术的商业化仍面临诸多挑战，包括电极几何形状的影响、寄生电阻损失及互连区域的功率损耗等。
基于此，题为“Molecular Photoelectrodes with Enhanced Photogenerated Charge Transport for Efficient Solar Hydrogen Evolution”的研究报道了一种通过增强产氢分子光电极中光生电荷传输来实现可扩展且稳健的太阳能制氢的方法。该光电极基于均匀分布在聚咔唑网络中的p型共轭聚合物。在自组装的NiS2催化剂的作用下，该光电极在太阳光照射（100 mW cm–2，AM 1.5 G）下，在相对于可逆氢电极（RHE）的-0.06 V偏压下，能够从海水中产生氢气，外部量子效率（EQE）达到34.4%。当从1 cm²扩大到25 cm²时，光电极产生的光电流稳定在0.4 A，且保持高EQE，效率损失小于1%。对光生电荷传输动力学的研究表明，扩大的动力学基础在于期望的空穴扩散长度远远超过相邻共轭聚合物链之间的间距，这是由于链间π–π相互作用所致。#催化 #纳米 #sci #实验 #nature #科研 #论文 #文献 #光热 #光催化
基于此，题为“Molecular Photoelectrodes with Enhanced Photogenerated Charge Transport for Efficient Solar Hydrogen Evolution”的研究报道了一种通过增强产氢分子光电极中光生电荷传输来实现可扩展且稳健的太阳能制氢的方法。该光电极基于均匀分布在聚咔唑网络中的p型共轭聚合物。在自组装的NiS2催化剂的作用下，该光电极在太阳光照射（100 mW cm–2，AM 1.5 G）下，在相对于可逆氢电极（RHE）的-0.06 V偏压下，能够从海水中产生氢气，外部量子效率（EQE）达到34.4%。当从1 cm²扩大到25 cm²时，光电极产生的光电流稳定在0.4 A，且保持高EQE，效率损失小于1%。对光生电荷传输动力学的研究表明，扩大的动力学基础在于期望的空穴扩散长度远远超过相邻共轭聚合物链之间的间距，这是由于链间π–π相互作用所致。#催化 #纳米 #sci #实验 #nature #科研 #论文 #文献 #光热 #光催化
