如果能以太阳能和风能等可再生能源为动力，那么碱性水电解槽(AWE)有望实现真正的可持续能源。当间歇性和不稳定的可再生能源与水电解槽耦合时，主要的挑战来自严重的部分负荷问题。储能装置可以缓解水电解装置与可再生能源之间的不兼容性。
有鉴于此，南洋理工大学Li Hong教授等人，展示了一种由太阳能光伏(PV)驱动的AWE设备，该设备通过锂离子电池(LIB)作为能量存储器(PV-LIB-AWE)。
本文要点
1）设计制备了一种三维（3D）多孔复合材料，该复合材料由装饰在氮掺杂碳（NC）框架上的金属氧化物组成。复合材料，即多孔氧化镍装饰的NC（p-NiO@NC）及其衍生物，由于过渡金属氧化物与NC在三维层次网络中强耦合，表现出对LIBs良好的储能性能和对氧发生反应(OER)的高催化活性。
2）优化后的p-NiO@NC电极对LIB具有出色的储能性能，在0.5 A g-1时具有800 mA hg-1的高可逆容量，良好的稳定性和在8 A g−1时576 mA hg-1的高倍率能力。此外，将p-NiO@NC阳极与多孔磷化镍(p-Ni2P)@NC阴极（通过磷化作用衍生自p-NiO@NC）耦合，构建了一个水电解槽，在1.58 V电流密度为10 mA cm−2。密度泛函理论计算表明，金属氧化物和NC之间的强相互作用调节了电子结构，从而优化了OER过程的活化能。
3）此外，还开发了一种多功能分级材料，多孔氧化镍装饰的氮掺杂碳（NC）载体对锂离子电池(LIBs)和PV-LIB-AWE系统的析氧反应(OER)和析氢反应(HER)具有出色的电化学性能。LIB稳定的功率输出驱动电解水装置稳定生产氢气，从而克服了AWE的部分负荷问题。
总之，该工作演示的PV-LIB-AWE集成系统提供了一种替代方法，可通过间歇性可再生能源驱动水电解，实现真正的可持续能源未来。
参考文献：
Zixu Sun et al. Solar‐Driven Alkaline Water Electrolysis with Multifunctional Catalysts. Advanced Functional Materials, 2020.
DOI: 10.1002/adfm.202002138
https://doi.org/10.1002/adfm.202002138
