不同于传统的在水介质中的水分解,直接分解大气水是一种具有吸引力的可同时对生活空间除湿和发电的策略。
有鉴于此,新加坡国立大学Michel Bosman, Swee Ching Tan报道了一种由定制的超级吸湿性钴基水凝胶、电催化剂和太阳能电池组成的湿度消化器,该消化器可以将环境中的水分分解为氢和氧,从而创造出一种高效的电化学电池。
文章要点
1)研究人员将等体积的去离子水和CoCl2溶液混合,得到水凝胶前驱体。水凝胶的功能是从环境湿度中收集水分,并将收集的水转移到催化剂上。
2)将钛酸钡和垂直的二维MoS2纳米片集成在一起作为催化剂:负极化的阴极可以增强电子传递,并将H+吸引到MoS2表面进行水还原,而水氧化发生在正极化的阳极上。
3)这种水凝胶可以将26立方米房间的相对湿度从80%降低到60%以下,并有助于保持干燥环境15天以上。电催化剂有助于在室内环境光下分解吸收的水生成H2和O2。通过诱导BTO@MoS_2的极化,适当地增强电荷转移,实现催化剂高效的氢气和过氧电流,并由专门组装的湿消化器可以产生12.5 mA cm-2的稳定电流。
这种方法通过有效地消耗空气水分和环境光来产生有用的能量,为自持式除湿的发展开辟了一条新的途径。
Lin Yang, et al, Sustainable Fuel Production from Ambient Moisture via Ferroelectrically Driven MoS2 Nanosheets, Adv. Mater. 2020
DOI: 10.1002/adma.202000971
https://doi.org/10.1002/adma.202000971