Boosting the performance of Cu2O photocathodes for unassisted solar water splitting devices

光电阴极 光电流 分解水 可逆氢电极 制氢 电解质 光电子学 光电化学电池 原子层沉积 材料科学 电极 纳米技术 物理 化学 图层(电子) 催化作用 工作电极 光催化 物理化学 有机化学 电子 量子力学 生物化学
作者
Linfeng Pan,Jin Hyun Kim,Matthew T. Mayer,Min‐Kyu Son,Amita Ummadisingu,Jae Sung Lee,Anders Hagfeldt,Jingshan Luo,Michaël Grätzel
出处
期刊:Nature Catalysis [Nature Portfolio]
卷期号:1 (6): 412-420 被引量:714
标识
DOI:10.1038/s41929-018-0077-6
摘要

Although large research efforts have been devoted to photoelectrochemical (PEC) water splitting in the past several decades, the lack of efficient, stable and Earth-abundant photoelectrodes remains a bottleneck for practical application. Here, we report a photocathode with a coaxial nanowire structure implementing a Cu2O/Ga2O3-buried p–n junction that achieves efficient light harvesting across the whole visible region to over 600 nm, reaching an external quantum yield for hydrogen generation close to 80%. With a photocurrent onset over +1 V against the reversible hydrogen electrode and a photocurrent density of ~10 mA cm−2 at 0 V versus the reversible hydrogen electrode, our electrode constitutes the best oxide photocathode for catalytic generation of hydrogen from sunlight known today. Conformal coating via atomic-layer deposition of a TiO2 protection layer enables stable operation exceeding 100 h. Using NiMo as the hydrogen evolution catalyst, an all Earth-abundant Cu2O photocathode was achieved with stable operation in a weak alkaline electrolyte. To show the practical impact of this photocathode, we constructed an all-oxide unassisted solar water splitting tandem device using state-of-the-art BiVO4 as the photoanode, achieving ~3% solar-to-hydrogen conversion efficiency. The generation of hydrogen fuel from water and visible light requires photoelectrodes that are inexpensive, stable and highly active. Now, Luo, Grätzel and co-workers report Cu2O photocathodes that reach these goals. Incorporation into an unassisted solar water splitting device gives ~3% solar-to-hydrogen conversion efficiency.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
李健应助111采纳,获得10
刚刚
刚刚
阴启明发布了新的文献求助10
刚刚
NexusExplorer应助王丽采纳,获得10
1秒前
兜兜窦发布了新的文献求助20
1秒前
Niu发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
nanah完成签到,获得积分10
2秒前
NexusExplorer应助白昼采纳,获得10
2秒前
3秒前
科研通AI6.4应助Mansis采纳,获得10
3秒前
静子发布了新的文献求助10
4秒前
梨膏糖发布了新的文献求助20
4秒前
出去丸发布了新的文献求助30
4秒前
dengdeng完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
5秒前
momo123发布了新的文献求助30
5秒前
5秒前
Owen应助111采纳,获得10
6秒前
HFF发布了新的文献求助30
6秒前
九星完成签到 ,获得积分10
6秒前
7秒前
桐桐应助oMayii采纳,获得10
7秒前
吃完睡h发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
英吉利25发布了新的文献求助10
8秒前
诚心靳完成签到,获得积分10
8秒前
没招了发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
9秒前
馨馨的科科应助三石采纳,获得10
9秒前
原山何野发布了新的文献求助10
9秒前
solomon发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
aohanaohan关注了科研通微信公众号
10秒前
HEJIA发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
careS发布了新的文献求助10
10秒前
joker发布了新的文献求助10
11秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
2016 Venous Blood Study (VBS) (Final V3.0) 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
The Effective Clinical Neurologist 3ed 500
The Great Hymn to Šamaš 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7702701
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9261145
关于积分的说明 20030682
捐赠科研通 7278284
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3294296
关于科研通互助平台的介绍 2449697
邀请新用户注册赠送积分活动 2300951