A (101¯0$10\bar{1}0$)‐Orientated ZnO Single Crystal Chem‐Voltaic Device Beyond Conventional Fuel Cells

开路电压 电场 电动势 巴(单位) 光电子学 材料科学 电子 电压 化学 纳米技术 电气工程 物理 工程类 量子力学 气象学
作者
Xiaohua Meng,Bin Liu,Heqing Yang,Shengzhong Liu
出处
期刊:Advanced materials and technologies [Wiley]
标识
DOI:10.1002/admt.202400184
摘要

Abstract To date, new prototype device for directly converting chemical energy into electricity is still the most important pursuit although various types of fuel cells have been developed/commercialized. In this work, a novel () orientated ZnO single crystal device is reported that generates electricity using the usual redox reactions. The principle of the device is similar to that of a photovoltaic device, known as a chem‐voltaic device. The air‐KBH 4 chem‐voltaic device has an open‐circuit voltage ( V oc ) of 2.14 ± 0.007 mV and a short‐circuit current ( I sc ) of 1.44 ± 0.007 µA. The V oc and I sc increase to 2.24 mV and 2.81 µA, respectively, by preadding H 2 O 2 . A similar phenomenon is also observed when glucose is used to substitute KBH 4 . When KBH 4 or glucose solution is added to the ZnO () surface, it reacts with chemisorbed oxygen to produce free electrons. Due to the presence of the spontaneous electric field ( E s ) in the polar [0001] azimuth of ZnO, these free electrons move along the [0001] direction, producing an electric current. So chemical energy is converted into electricity. This finding opens up research on the chem‐voltaic cell.
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