严重的能源危机是人类在当前和未来必须解决的一个紧迫的全球性问题。氢能作为一种有前途的清洁能源已受到越来越多的关注。通过光电化学（PEC）分解水，太阳能可以直接转化为氢能。在实际应用中，由于某些半导体光催化剂的能带位置较低，因此需要给光电化学分解水过程提供外部偏压。然而，制造技术的巨大成本和复杂性阻碍了它们的商业应用。摩擦电纳米发电机(TENG)作为能量转换器，可以获取人体运动、风能、水电等各种机械能。TENG的诞生为驱动不同的电化学过程提供了一种外部偏压的方法。一种有效的策略是通过收集机械能作为外部偏压来抵消半导体光催化剂的能带位置，从而通过PEC进行水分解。因此，探索新型光催化材料作为光阳极用于这一新型PEC制氢系统备受关注。

有鉴于此，苏州大学的孙旭辉教授、Zhen Wen和中国矿业大学的强颖怀教授等人，设计构建了一种摩擦纳米发电机与光电化学分解水制氢技术相结合的自驱动制氢系统，在不需要人为地施加外部偏压的情况下，可将环境中的机械能和太阳能同时收集并转化为氢能。

本文要点

1）采用水浴法与电沉积法相结合的制备方式合成了一种WO₃/BiVO₄异质结光电阳极。BiVO₄价带的电极电势明显高于WO₃价带的电极电势，这有利于光生空穴从WO₃表面向BiVO₄表面的转移和传递，从而减少光生电子-空穴对的复合，使得WO₃/BiVO₄异质结的性能得到提升。

2）基于摩擦起电和静电感应的耦合作用，旋转圆盘形的TENG（RD-TENG）用作机械能采集器。经过改造和整流后，RD-TENG的发电作为外部偏压，实现了整个PEC的水分解。

3）在160 rpm转速时，光照下的析氢速率可达7.27 μL/min，能量转换效率可达2.61%。

总之，该工作成功地将太阳能和机械能同时收集起来并转化为氢能储存起来，为能量转化和收集提供了一种新的思路。

参考文献：

Xuelian Wei et al. Hybridized Mechanical and Solar Energy-Driven Self-Powered Hydrogen Production. Nano‑Micro Lett., 2020.

DOI: 10.1007/s40820-020-00422-4

https://doi.org/10.1007/s40820-020-00422-4