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Simultaneous Glycolate and Hydrogen Generation Enabled by Unassisted Photocathode‐Anode Cells

光电阴极 阳极 材料科学 阴极 光电子学 电极 物理化学 核物理学 电子 物理 有机化学 化学
作者
Dongfeng Du,Yumeng Han,P. Liu,Linxiao Wu,Bin Shao,Jingshan Luo
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/aenm.202504721
摘要

Abstract Photoelectrochemical (PEC) water splitting has emerged as a highly promising solar‐driven technology for sustainable chemical synthesis. However, this photosynthesis‐inspired approach is limited by slow oxygen evolution kinetics. Herein, a bias‐free, energy‐saving PEC system for simultaneous glycolate and hydrogen production is reported. A highly efficient PdAu catalyst on Ni foam is developed for the upgrading of ethylene glycol (EG) derived from polyethylene terephthalate (PET) plastics, which shows a high performance for electrochemical glycolate production with a low onset potential of 0.25 V vs the reversible hydrogen electrode (RHE) and a high Faradaic efficiency (FE) of 95.6% at 100 mA cm −2 . When coupled with a cuprous oxide (Cu 2 O) photocathode, the constructed solar‐driven PEC‐HER//EGOR device achieves a photocurrent density of up to 5.6 mA cm −2 at zero applied bias, owing to the lower potential requirement of EG oxidation than oxygen evolution reaction. Moreover, it has nearly unity hydrogen FE and 94.8% glycolate FE at 1 h of unbiased operation, showing great potential in continuous and simultaneous hydrogen production and PET‐derived EG valorization without any additional bias or expensive chemicals. This work demonstrates a straightforward, energy‐efficient, and environmentally benign solar‐to‐chemical conversion approach for integrating environmental remediation and PEC synthesis.

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