將太陽能與金屬空氣電池進(jìn)行結(jié)合，是一種很有前景的策略，能夠用于儲存間歇太陽能，并且提高設(shè)備的能源效率。目前的太陽能耦合金屬空氣系統(tǒng)需要利用紫外線或可見光，并且存在電荷分離能力較差和太陽能利用率有限的問題。此外，在一些實際應(yīng)用場景（如海水電解質(zhì)、低溫環(huán)境），太陽光的作用行為和機(jī)理仍不清楚。
有鑒于此，中山大學(xué)余丁山教授、Linfeng Zhong、中山大學(xué)/廣州大學(xué)Xiaotong Wang等基于設(shè)計供體-受體（D-A）工程的梯度同質(zhì)結(jié)（gradient homojunction），開發(fā)了一種新型的全光譜響應(yīng)功能的聚合物同質(zhì)結(jié)光電極（PGH），可用于陽光耦合的、基于海水電解質(zhì)的Zn/Na-空氣電池（Zn-SWAB/Na-SWAB），在較低溫度下提高了太陽能的利用率和能源效率。
本文要點：
（1）
通過預(yù)先設(shè)計的、具有梯度能級和豐富雜環(huán)的類似[A1-D1]m-[A1-D2]n共聚物堆疊結(jié)構(gòu)，同質(zhì)結(jié)光電極PGH實現(xiàn)了ORR/OER的不含金屬的獨立活性位點、具備全光譜吸收能力的高效光熱效應(yīng)，以及具有高電荷分離效率的優(yōu)異光電效應(yīng)的集成。
（2）
在模擬陽光照射下，同質(zhì)結(jié)光電極PGH在近中性電解質(zhì)進(jìn)行ORR/OER反應(yīng)，產(chǎn)生顯著增強(qiáng)的光電流，分別達(dá)到原來的3.2倍和21.4倍。
因此，基于陽光耦合PGH的Zn-海水空氣電池（Zn-SWAB）和鈉-海水空氣電池（Na-SWAB）在室溫具有低至0.08/0.25 V的電壓降，在0 ℃的電壓降為0.21/0.43 V，這兩個數(shù)值均超過了大多數(shù)已報道的室溫下的結(jié)果。在0 ℃時的能源效率（84.6 %/86.8 %）達(dá)到接近室溫時的能源效率（93.9 %/92.3 %）。
機(jī)理研究結(jié)果表明，光電/光熱雙重促進(jìn)的雙向氧催化作用是實現(xiàn)這一優(yōu)異性能的原因。
參考文獻(xiàn)
Yi Lin, Fan Yang, Xiaotong Wang, Linfeng Zhong, Dingshan Yu, Organic Gradient Homojunction via D-A Engineering Enables Photoelectric/Photothermal Dual-Assisted Catalysis Toward Full Spectrum Light-Coupled Low-Temperature Seawater Batteries, Adv. Mater. 2025
DOI: 10.1002/adma.202415608
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202415608
