Om het bias-verbruik van fotoanodes te verminderen, is een reeks alternatieve OER-halfreacties ontwikkeld, zoals oxidatiereacties van alcoholen, ureum en ammoniak. Het uiteindelijke doel van de fotochemie is het vervaardigen van een efficiënte, onbevooroordeelde PEC-cel met twee elektroden.

De meeste eerdere onderzoeken hebben zich echter alleen gericht op de eigenschappen van de werkelektrode in de cel met drie elektroden, terwijl de polarisatie op de tegenelektrode grotendeels werd genegeerd. Het synergetische mechanisme tussen anodische oxidatie en kathodische reductie-halfreacties is nog steeds onduidelijk.

Onlangs heeft de groep van professor Yuchao Zhang een experimentele methode voorgesteld om de biasverdeling in een PEC-cel met twee elektroden te meten, waarbij systematisch de biasverdeling tussen representatieve fotoanodes en Pt-kathodes in PEC OWS-cellen wordt bestudeerd. Voor de eerste keer toonden ze aan dat de OER-halfreactie niet altijd de snelheidsbeperkende factor van de OWS is, en dat het voorspanningsverbruik van elektroden afhangt van de fotospanning van de fotoanode en het Fermi-niveau van de kathode.

Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift National Science Review .

Verder onderzoek met Ni/n-Si als modelfotoanode toonde aan dat de biasverdeling in de totale reactie effectief kan worden aangepast door de pH van het elektrolyt en gekoppelde halfreacties af te stemmen. Dienovereenkomstig stelden ze een descriptor voor om de compatibiliteit tussen verschillende halfreacties te evalueren, wat wees op een algemene methode voor het ontwerpen van een efficiënte PEC-algehele reactiecel.

Hierdoor geïnspireerd, vervaardigden ze een zuivere PEC-cel die alleen bestond uit een Ni/n-Si-fotoanode en een Pt-kathode met een fotostroom van 5,3 ± 0,2 mA cm ⁻² .

Meer informatie: Kun Dang et al, Biasverdeling en regulatie in foto-elektrochemische algemene watersplitsende cellen, National Science Review (2024). DOI:10.1093/nsr/nwae053

Aangeboden door Science China Press