利用光电化学（PEC）将CO2还原为合成气是一种很有吸引力的太阳能燃料转换策略。然而，高过电位、低选择性和高成本等缺点，迫切需要开发替代解决方案。

近日，美国普林斯顿大学Zhiyong Jason Ren，圣地亚哥州立大学Jing Gu报道了一种混合微生物光电化学(MPEC)系统， MPEC系统能够以可调节的合成气比率实现自发的CO2还原，同时去除了废有机物。

文章要点

1）MPEC系统包含一个能够氧化废水中有机物的微生物阳极，与使用PEC阳极的非生物水氧化相比，其氧化电位降低了1.1V。

2）集成有选择性单原子镍催化剂的纳米线硅光电阴极（Si NW/Ni SA）可实现高达80％的法拉第效率，并具有高度可调的CO：H2生成比（0.1至6.8）。

3）MPEC系统采用电源管理电路（PMC），使得在同一溶液介质中进行的并行低产能反应能够克服高势反应。当将生物阳极与Si NW / Ni SA阴极耦合时，可获得高达1.1 mA cm^-2的自发光电流密度，同时以高速率进行合成气生产。

这是一种具有成本效益的新型解决方案，通过分解废水中的有机物以自发式提取能量、释放电子和质子，并将CO2转化为增值燃料，从而潜在地关闭碳排放环路，而无需任何外部偏置。

Lu et al., Spontaneous Solar Syngas Production from CO2Driven by Energetically Favorable Wastewater Mi-crobial Anodes, Joule (2020)

DOI：10.1016/j.joule.2020.08.014

https://doi.org/10.1016/j.joule.2020.08.014