光催化辅助燃料动力电池研究获进展

近日，中科院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室、洁净能源国家实验室（筹）李灿团队在太阳能光—电转化和燃料动力锂电池化学能—电能转化交叉领域取得新进展，发现光催化可以显著促进氧还原反应（ORR）的催化活性，并基于此提出了聚合物太阳能电池和H2-O2燃料动力锂电池耦合的叠层电池概念，相关研究在《德国应用化学》上发表。

H2-O2燃料动力锂电池能将氢气直接高效转化为可广泛应用的电能，同时出现对人类生存环境友好的水分子，是先进可持续清洁能源体系发展的重要方向之一。其中，阴极的ORR是H2-O2燃料动力锂电池的控速反应，直接关系到整个电池的开路电位和输出功率。贵金属铂是ORR最好的催化剂，但是较高的成本严重制约了燃料动力锂电池技术的发展和商业化进程。

研究人员将光催化引入ORR，发现采用聚合物半导体光催化剂、光照可显著促进ORR的电催化活性，起始电位远低于商业铂催化剂。由此构建的光驱动概念型H2-O2燃料动力锂电池中，光照使燃料动力锂电池的开路电压大增，短路电流新增1倍。光驱动概念型H2-O2燃料动力锂电池可被认为是聚合物太阳能电池和H2-O2燃料动力锂电池叠层耦合的结果。光促进分子氧还原的机理可能是光激发聚合物的电子从价带到导带，导带上激发态的电子具有足够的电势转移填充到氧分子的反键轨道，从而使氧还原反应更加容易。该研究结果为解决燃料动力锂电池ORR反应动力学问题开拓了新的思路，显示出潜在的应用价值。（柯讯）