光电化学（PEC）燃料的合成依赖于昼夜周期的间歇性太阳光。

有鉴于此，剑桥大学Erwin Reisne等人，提出了一种基于改进的钙钛矿-BiVO₄串联器件的双功能光电化学-电化学（PEC-EC）系统，PEC-EC系统可以在有阳光和无阳光的情况下运行，并且是不间断燃料生产的概念验证原型。

本文要点

1）介绍了一种集成装置，它不仅具有PEC水分解功能，而且还可以在夜间使用电解槽来分解水。该双功能系统基于“人造树叶”串联PEC体系结构，该结构包含一个由石墨环氧树脂/聚对二甲苯-C涂层保护的反向结构卤化铅钙钛矿（在水中可稳定运行96小时）和多孔BiVO₄半导体。

2）在太阳照射下,BiVO₄光电阳极和卤化铅钙钛矿光电阴极的催化剂(缩写为PVK)驱动全水分解反应。在没有阳光的情况下，该装置还可以作为水电解槽，外部电偏压可以直接应用到水分解催化剂上。因此，PEC-EC系统可以在白天作为独特的紧凑型PEC设备运行，并在夜间通过外部偏压切换为电化学水分解，从而解决了PV-EC的局限性。因此，双功能性是指（光）电极在其两种操作模式即PEC和EC模式下承担的功能。

3）吸光剂分别与析氢催化剂（Pt）和Co基水氧化催化剂界面接触，后者也可以直接由电驱动。因此，该器件可以在辐照期间以PEC模式运行，并且可以通过绕过半导体配置在黑暗中切换到电动模式。双功能钙钛矿-BiVO₄串联可在模拟太阳辐射下提供1.3％的太阳能-氢转化效率，并在1.8 V电压下进行水电解。该装置紧凑的设计和低成本提供了全天候的燃料生产优势。

参考文献：

Chanon Pornrungroj et al. Bifunctional Perovskite‐BiVO4 Tandem Devices for Uninterrupted Solar and Electrocatalytic Water Splitting Cycles. Advanced Functional Materials, 2020.

DOI: 10.1002/adfm.202008182

https://doi.org/10.1002/adfm.202008182