Photoinduced Oxygen Reduction Reaction Boosts the Output Voltage of a Zinc–Air Battery

电池(电) 阳极 电压 材料科学 阴极 半导体 光电子学 储能 光化学 化学 电气工程 电极 物理 功率(物理) 工程类 物理化学 冶金 量子力学
作者
Dongdong Zhu,Qiancheng Zhao,Guilan Fan,Shuo Zhao,Liubin Wang,Fujun Li,Jun Chen
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:58 (36): 12460-12464 被引量:126
标识
DOI:10.1002/anie.201905954
摘要

Utilization of solar energy is of great interest for a sustainable society, and its conversion into electricity in a compact battery is challenging. Herein, a zinc-air battery with the polymer semiconductor polytrithiophene (pTTh) as the cathode is reported for direct conversion of photoenergy into electric energy. Upon irradiation, photoelectrons are generated in the conduction band (CB) of pTTh and then injected into the π2p * orbitals of O2 for its reduction to HO2- , which is disproportionated to OH- and drives the oxidation of Zn to ZnO at the anode. The discharge voltage was significantly increased to 1.78 V without decay during discharge-charge cycles over 64 h, which corresponds to an energy density increase of 29.0 % as compared to 1.38 V for a zinc-air battery with state-of-the-art Pt/C. The zinc-air battery with an intrinsically different reaction scheme for simultaneous conversion of chemical and photoenergy into electric energy opens a new pathway for utilization of solar energy.

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