太阳能到燃料的转换和燃料电池的二次利用为缓解全球能源短缺提供了一种有吸引力的方法，但在很大程度上受到电力系统复杂设计和功能性催化剂开发的限制。
近日，中科院长春应用化学研究所董绍俊院士，He Zhang提出了一种生物混合光电化学电池(BPEC)，通过巧妙地结合可靠的光电化学H2O2产生和高效的生物电化学H2O2消耗，在一个隔间内实现可持续的太阳能-燃料-电力转换。
文章要点
1）具体来说，BPEC是由钼修饰的BiVO4(Mo：BiVO4)光阳极和辣根过氧化物酶/芘修饰的2，2′-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic酸(双-吡喃-ABTS)/碳纳米管和包裹的钴纳米颗粒(Co/CNT)生物催化材料组成的。在光激发下，在Mo-−BiVO4光阳极上，双电子H2O氧化生成H2O2，然后在生物催化电极上，在双-吡咯-ABTS氧化还原介体的辅助下，HRP将H2O2还原为H2O。
2）此外，针对光阳极产生H2O2的法拉第效率不足的问题，在生物电极上对具有突出电催化选择性的双电子氧还原(电子转移数为2.6)的Co/CNTs催化剂进行了修饰，从而明确了该装置中H2O/H2O2/O2的有效自循环。该器件的开路电位为1.03±0.02 V，最大功率密度为0.18±0.02 mW cm−2。
3）此外，在酶生物燃料电池易于小型化的独特优势的启发下，研究人员制造了一个封闭的约1cm3大小的“三明治状”BPEC，提供了0.13±0.03 mW cm−2的功率输出。我们的工作代表了一种有意义的太阳能利用的可控方法，超越了传统的人工光合作用，并可以进一步为建立一个能源可持续的社会提供重大的范式转变。
参考文献
Xiaoxuan Sun, et al, Beyond Photosynthesis: H2O/H2O2/O2 Self-Circulation-Based Biohybrid Photoelectrochemical Cells for Direct and Sustainable Solar-to-Fuel-to-Electric Power Conversion, J. Am. Chem. Soc., 2022
DOI: 10.1021/jacs.2c10445
https://doi.org/10.1021/jacs.2c10445
