Self-Powered Seawater Electrolysis Based on a Triboelectric Nanogenerator for Hydrogen Production

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作者
Baofeng Zhang,Chuguo Zhang,Yang Ou,Wei Yuan,Yuebo Liu,Lixia He,Yuexiao Hu,Zhihao Zhao,Linglin Zhou,Jie Wang,Zhong Lin Wang
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:16 (9): 15286-15296 被引量:68
标识
DOI:10.1021/acsnano.2c06701
摘要

Water splitting for yielding high-purity hydrogen represents the ultimate choice to reduce carbon dioxide emission owing to the superior energy density and zero-pollution emission after combustion. However, the high electricity consumption and requirement of large quantities of pure water impede its large-scale application. Here, a triboelectric nanogenerator (W-TENG) converting offshore wind energy into electricity is proposed for commercial electric energy saving and cost reduction. By introducing PTFE/POM dielectric pairs with matched HOMO/LUMO band gap energy, a high charge density is achieved to promote the output of W-TENG. With the impedance matching design of transformers with the internal resistance of W-TENG, the output current is further enhanced from 1.42 mA to 54.5 mA with a conversion efficiency of more than 92.0%. Furthermore, benefiting from the high electrocatalytic activity (overpotential = 166 mV and Tafel slope = 181.2 mV dec-1) of a carbon paper supported NiCoP-MOF catalyst, natural seawater can be adopted as a resource for in situ hydrogen production without acid or alkaline additives. Therefore, the self-powered seawater electrolysis system achieves a H2 production rate as high as 1273.9 μL min-1 m-2 with a conversion efficiency of 78.9%, demonstrating a more practical strategy for conversion of wind energy into renewable hydrogen energy.
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