太阳能制氢是实现碳中性、可持续社会所需的终极技术之一。然而，高耗能的水氧化半反应以及传统无机光催化剂的低性能一直是太阳能氢气制备实用化的一大障碍。近日，蔚山科学技术院Jungki Ryu，Ji-Wook Jang，Sung-Yeon Jang报道了一种将钙钛矿基光电阴极与LC生物量相结合的光电化学电池，其光电流密度为20 mA cm⁻²。

本文要点：

1）值得注意的是，通过降低经由生物质氧化的氧化半反应的电位(< 0.8 V)，在没有任何额外的偏压和麻烦的O₂排放的情况下，实现了具有接近单位法拉第制氢效率的高太阳能制氢生产率，并用钙钛矿基光电阴极获得整个可见光光谱。此外，利用磷钼酸(PMA)作为可溶性催化剂和电子/质子介体，从固体LC生物质中容易地提取电子。

2）这种结构允许使用各种形式的生物质，包括不能用于直接电化学氧化的木质素和木质纤维素等不溶于水的固体生物质。此外，当使用LC生物质时，木质素可以通过氧化选择性地解聚生成有价值的芳香族化合物，而其他木质纤维素成分如纤维素和半纤维素几乎保持不变。

3）该太阳能制氢系统可稳定运行20h，没有明显的性能下降。因此，所提出的策略为先进的太阳能制氢系统的设计和LC生物质碳中和的更广泛应用提供了见解。

Choi, Y., Mehrotra, R., Lee, SH. et al. Bias-free solar hydrogen production at 19.8 mA cm⁻² using perovskite photocathode and lignocellulosic biomass. Nat Commun 13, 5709 (2022).

DOI：10.1038/s41467-022-33435-1

https://doi.org/10.1038/s41467-022-33435-1