Ni2P@2D磷烯双功能电催化剂在光伏辅助全分解水制氢中的应用研究

近年来，二维磷烯(2D BP)因其较短的电荷传输距离、高载流子迁移率和充分暴露的表面活性位点，成为电催化剂的理想材料。然而，不适合的含氧中间体吸附能使其反应动力学迟缓，进而限制了其实际应用。本文通过引入颗粒状的非晶Ni₂P化合物，构建Ni₂P@BP异质结，在改善反应活性的基础上，提高其电化学稳定性。研究结果表明：相较于纯BP和Ni₂P电催化剂，Ni₂P@BP催化剂展现出优异的析氢(HER)和析氧(OER)催化活性，在10 mA/cm²电流密度下的过电势分别为167和186 mV。Ni₂P@BP作为双功能电催化剂，仅需1.54 V的外加偏压(V_app)就可以实现10 mA/cm²的电流密度。将其与a-Si∶H/a-SiGe∶H/a-SiGe∶H三结叠层太阳电池连接，实现了超过7%的太阳能制氢(STH)转换效率，相较于作为双功能电催化剂的纯BP提高了95%。     

高价态W掺杂对NiFe磷化物全分解水制氢催化活性影响的研究

近年来，通过光伏辅助电催化(PV-EC)分解水制备“绿氢”成为实现碳中和目标的关键。然而，普通电解水催化剂不能满足PV-EC系统中较高的太阳能到氢能(STH)转换效率的需求。因此，获取价格低廉、低反应过电势的电催化剂材料极为重要。本文选取具有高价态的过渡金属W作为掺杂源，采用一步电沉积方法制备出NiFeW三元金属磷化物。通过一系列的表征发现，NiFeW磷化物电催化剂表现出优异的析氢反应(HER)和析氧反应(OER)活性，且作为双功能电催化剂时，在10 mA/cm²电流密度下W掺杂后样品的过电势降低了51 mV。使用NiFeW磷化物作为双功能电催化剂和太阳能电池(a-Si∶H/a-SiGe∶H/a-SiGe∶H)作为驱动源，PV-EC器件实现了超过7%的理论STH转换效率，对推动太阳能分解水制氢装置的实际应用具有重要意义。