当前，人类对化石能源的过度使用导致能源危机和环境污染等问题日益严重，利用电解水制备绿色能源是解决能源危机的一种有效方法。但由于电解水过程能耗高，如何使用可再生能源（太阳能）、发展高效的电催化剂、构筑能源存贮与转化的集成系统至关重要，也是近年来电解水方面在基础研究和工业应用领域的重点课题之一。
为了解决上述难题，南京大学现代工程与应用学院的姚亚刚教授团队与新加坡南洋理工大学的魏磊教授团队合作，发展与设计了一种全太阳光供能的不间断全解水系统。该系统通过巧妙的集成太阳能电池、镍锌电池（1.75 V）和高效三维自支撑锌镍钴磷纳米线阵列电催化剂，最终实现了24小时不间断的高效全解水。其中太阳能电池为镍锌电池充电实现能量存贮，并提供稳定的输出电压用于白天电催化；更重要的是具备超高容量的镍锌电池，其可以为夜间自驱动的全解水提供稳定输出电压。因此，该研究为构筑太阳能驱动的多功能系统提供有效策略，对能源的有效存贮与转化、发展可持续绿色能源的管理具有重要意义。
图1. 利用太阳能驱动不间断全解水构筑能源存贮与转化集成系统的示意图
图2. 太阳能充电的高容量镍锌水系可充电电池
图3. 三维自支撑锌镍钴磷纳米线阵列电催化剂
图4. 全太阳能供能的不间断全解水系统
这一研究成果近期发表在Advanced Functional Materials 上，论文的第一作者为南洋理工大学的博士后张其冲、中国科学技术大学的博士生贺冰和清华-伯克利深圳学院的博士生唐磊，论文的通讯作者为南洋理工大学的魏磊教授和南京大学的姚亚刚教授。该研究得到国家自然科学基金委和新加坡教育部等部门的支持。
该论文作者为：Qichong Zhang, Bing He, Lei Tang, Zhenyu Zhou, Lixing Kang, Juan Sun, Ting Zhang, Qiulong Li, Chaowei Li, Jingxin Zhao, Zengxing Zhang, Lei Wei and Yagang Yao
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Fully Solar-Powered Uninterrupted Overall Water-Splitting Systems
Adv. Funct. Mater., 2019, 29, 1808889, DOI: 10.1002/adfm.201808889
姚亚刚教授简介
姚亚刚，南京大学现代工程与应用科学学院教授；2004年7月毕业于兰州大学化学化工学院，同年保送至北京大学化学与分子工程学院硕博连读，2009年7月博士毕业后在美国乔治亚理工学院（Georgia Institute of Technology）从事博士后研究，2014年任中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员，2018年任职于南京大学现代工程与应用科学学院；一直从事低维材料的控制合成及其在柔性储能器件和热管理中的应用研究，在高导热界面材料的设计与控制制备以及柔性储能器件与集成等方面取得了系统成果；曾获国家自然科学基金委优秀青年科学基金、中组部“青年千人”、江苏省“双创人才”、苏州工业园区“金鸡湖双百人才”、全国百篇优秀博士学位论文；在Nature Materials、Advanced Materials、Nano letters、Journal of the American Chemical Society、ACS Nano、Advanced Functional Materials、Nano Energy、Advanced Science、ACS Energy Letters、Energy Storage Materials 等国际一流学术期刊上发表论文100多篇。
魏磊教授简介
魏磊，新加坡南洋理工大学电气与电子工程系南洋助理教授；2005年本科毕业于武汉理工大学，2011年博士毕业于丹麦科技大学，2010-2014年在美国麻省理工学院从事博士后研究，2014年加入新加坡南洋理工大学电气与电子工程系，2018年起任新加坡南洋理工大学光纤技术研究中心主任；主要从事基于纤维的光电子器件、复合材料纤维、生物光纤交互和纤维内能量的产生和收集等方面的研究；在Nature、Nature Biotechnology、Nature Photonics、Advanced Materials 和Nature Communications 等学术期刊上发表论文70多篇。
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