利用二氧化碳、水和阳光光电化学生产太阳能燃料是一种有吸引力的方法。然而规模化仍然具有挑战性。更高的电流密度需要更多的电压输入,因为欧姆损耗和激活过电位变得更加显著,导致太阳能到 CO 的转换效率降低。近日,洛桑联邦理工学院Sophia Haussener等将聚光光伏电池集成到定制的热管理光电化学装置中,实现了高反应速率和高效率地CO2光电化学转化。
本文要点:
1)热量通过阳极反应物流从光伏模组传递到零间隙电解槽,并在两侧产生协同效应。首次将高达 450 个太阳光的光浓度(即 450 kW m-2)应用于 CO2 的光电化学还原,实现了 4 A 的 CO 生产分电流。
2)在优化条件下,太阳能到 CO 的转换效率达到 17%,同时保持电解槽中 150 mA cm-2 的电流密度和高于 90% 的 CO 选择性,总的太阳能到燃料转换效率为 19%。
该工作首次展示了在高度集中的光下进行光电化学 CO2 还原,为在高功率输入下生产资源高效的太阳能燃料铺平了道路。
Etienne Boutin, et al. Photo-Electrochemical Conversion of CO2 Under Concentrated Sunlight Enables Combination of High Reaction Rate and Efficiency. Adv. Energy Mater., 2022
DOI: 10.1002/aenm.202200585