Dual photoelectrodes activate oxygen evolution and oxygen reduction reactions enabling a high-performance Zn-air battery and an efficient solar energy storage

电池(电) 析氧 材料科学 电极 电压 氧气 高压 储能 光电子学 电气工程 化学 功率(物理) 电化学 物理 工程类 热力学 物理化学 有机化学
作者
Jia You,Bingqing Zhang,Xianlong Wang,Haoran Zhang,Lanlan Huang,Lihua He,Nanxin Li,Yi-Chen Chang,Shiwei Lin
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:470: 144095-144095 被引量:19
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.144095
摘要

Traditional Zn-air batteries (ZABs) require a large charge voltage but deliver a small discharge voltage due to their slow kinetics of oxygen evolution and reduction reaction (OER and ORR) on air electrodes. Herein, a novel photorechargeable Zn-air battery (PRZAB) is fabricated by two photoelectrodes to sandwich a Zn electrode, significantly promoting the kinetics of OER and ORR. As a result, the PRZAB achieves an ultra-low charge voltage of 0.63 V and a remarkably high discharge voltage of 1.64 V at a current density of 0.1 mA cm−2, leading to a considerable voltage gap of 1.01 V that the process of discharge exceeds charge to be realized in ZABs. Compared with the ZAB with a state-of-the-art Pt/C catalyst, the charge energy of the PRZAB is saved 184% and its output is enhanced by 18%. Finally, the overall solar-to-output energy conversion efficiency (SOEE) is estimated to be 1.38%. The work provides an innovative way to boost rechargeable battery performance and offers an efficient strategy to store and utilize solar energy.
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