大化所太陽能光化學電能儲存與轉化研究取得進展

　　近日，催化基礎國家重點實驗室及潔凈能源國家實驗室太陽能研究部李燦院士、施晶瑩副研究員與燃料電池研究部陳劍研究員合作，在太陽能光-化學轉化和電化學儲能交叉領域取得進展，設計構筑了基于雙硅光電極的光電化學（PEC）體系用于高效催化轉化氧化還原電對物種，成功實現了利用太陽光自驅動水溶液體系液流電池的充電過程，并藉此構建了太陽能原位化學轉化-儲存-供電一體化的概念裝置（Solar Rechargeable Flow Cell，簡寫為SRFC），相關研究成果發表在近期的《自然·通訊》期刊上（Nature Communications, 2016, 7:11474, doi:10.1038/ncomms11474, Shichao Liao, Jingying Shi, Jian Chen and Can Li, et al.）。

　　該工作制備了寬光譜吸收的硅基光陽極和硅基光陰極，構筑光電解池在太陽光照射下，驅動液流電池中動力學快速的氧化還原電對物種的非自發氧化和還原過程，即充電過程，充電結束后可通過碳紙電極進行原位自發對外供電，從而構建了一個太陽能→化學能→電能三者轉化的原位一體化體系，通過這一體系可以將間歇性、能量密度低的太陽能轉化為可直接利用的連續電能（如示意圖所示）。以AQDS/Br2液流電池為例，所構建的SRFC器件在太陽光照射下即可自行進行充電過程，其光-化學轉化的能量利用效率高達5.9%；充電后電池的初始放電電壓高達0.8V以上；整個光充電—放電過程光能的轉化率在3.0%以上，為目前同類型器件文獻報道的最高值；且該器件顯示了良好的充放電循環穩定性。這一研究成果為太陽能的原位高效轉化儲存利用開拓了新思路，顯示出潛在的技術應用前景。

　　 該研究工作得到了科技部973項目、國家自然科學基金委和教育部能源材料化學協同創新中心(2011?iChEM)的資助。