Solar driven electrochromic photoelectrochemical fuel cells for simultaneous energy conversion, storage and self-powered sensing

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作者
Yanhu Wang,Lina Zhang,Kang Cui,Caixia Xu,Hao Li,Hong Liu,Jinghua Yu
出处
期刊:Nanoscale [Royal Society of Chemistry]
卷期号:10 (7): 3421-3428 被引量:51
标识
DOI:10.1039/c7nr09275j
摘要

One solar-driven electrochromic photoelectrochemical fuel cell (PFC) with highly efficient energy conversion and storage is easily constructed to achieve quantitative self-powered sensing. Layered bismuth oxyiodide-zinc oxide nanorod arrays (ZnO@BiOI NRA) with a core/shell p-n heterostructure are fabricated as the photoanode with electrochromic Prussian blue (PB) as the cathode. The core/shell p-n heterostructure for the ZnO@BiOI photoanode can effectively boost the photoelectrochemical (PEC) performance through the improvement of photon absorption and charge carrier separation. The optimal assembled PFC yields an open-circuit voltage (VOC) of 0.48 V with the maximum power output density (Pmax) as high as 155 μW cm-2 upon illumination. Benefitting from the interactive color-changing behavior of PB, the cathode not only exhibits cathodic catalytic activity in the PFC but also serves as an electrochromic display for self-powered sensing. The as-constructed PFC possesses multiple readable signal output nanochannels through the maximum power output density (Pmax) of the PFC or the color change of PB. Meanwhile, the dual-signal-output makes the as-constructed self-powered sensor highly available in various operations demands with the enhanced reliability. With the advantages of high efficiency of PFCs, unique assay ability, and broad environmental suitability, the constructed self-powered platform shows broad application prospects as an integrated smart analytical device.
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