太阳能燃料技术中的电流密度
化学物理
2022-05-12 v1
摘要
太阳能直接制燃料器件是实现基于可再生能源的化学与能源全面转型的关键组成部分，但其局限与前景仍存大量争议。本综述聚焦于电流密度这一基础性能指标，用以分析上述方面并比较不同器件构型及由 HO、CO 与 N 等小分子产出的各类太阳能燃料。我们分析了阳极与阴极区物理分离的器件、光电化学型（PEC）器件，以及集成光伏元件于电化学池中的（PV/EC）器件。首先讨论了器件运行中影响电流密度的物理化学机制及其与器件架构的关系，并评述了关乎实际应用的器件设计相关方面。随后将讨论转向这些方面在比较上述小分子（聚焦 HO、CO 与 N 转化制太阳能燃料）前沿转化行为中的相关性，突出此类技术的差距与前景。须指出，尽管相关文献广泛，关键数据仍显著匮乏，尤其亟需这些电池在聚光（50-100 太阳倍率范围）下运行，这由本分析显为必要方向，并随之带来在该条件下运行的电池与材料设计问题。本工作为指导所研技术优化及确定其大规模应用的实际极限提供了依据。
引用
@article{arxiv.2205.05102,
title = {Current density in solar fuel technologies},
author = {Valentino Romano and Giovanna D'Angelo and Siglinda Perathoner and Gabriele Centi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.05102},
year = {2022}
}