利用电催化技术将废旧锂离子电池和工业废水转化为高附加值物质对可持续能源发展和环境保护具有重要意义。近日，清华大学Zhou Guangmin提出了一种自供电系统，其使用硫化物燃料电池（SFC）为双电极电催化硫氧化反应（SOR）辅助氢气（H₂）生产电解槽（ESHPE）供电，其中含硫废水用作液体燃料，并且产物为清洁水、硫和氢气。

本文要点：

1) 自供电系统的催化剂主要由废LIBs制备以降低成本，例如由废LiCoO₂制备的双功能Co₉S₈催化剂用于SOR和析氢反应（HER）。作者以废LiFePO₄为原料，制备了Fe–N–P共掺杂珊瑚状碳纳米管阵列封装的Fe₂P（C-ZIF/sLFP）催化剂，用于氧还原反应。Co₉S₈催化剂在SOR和HER中都具有优异的催化活性，其在ESHPE中仅需0.426 V的低电池电压就可达到20 mA cm⁻²的电流密度。

2) 以Co₉S₈为阳极、C-ZIF/sLFP为阴极的SFC在20 mA cm⁻²下具有0.69 V的开路电压和300 h的长放电稳定性。通过集成SFC和ESHPE，自供电系统提供了0.44 mL cm⁻² min⁻¹的氢气生产速率。该工作利用废LIBs制备的高性能催化剂构建了一个自供电系统，将含硫废水转化为纯净水并制备氢气，这有望实现高经济效益、环境修复和可持续发展。

参考文献：

Boran Wang et.al Sulfion oxidation assisting self-powered hydrogen production system based on efficient catalysts from spent lithium-ion batteries PNAS 2023

DOI: 10.1073/pnas.2317174120

https://doi.org/10.1073/pnas.2317174120