電化學水分解產生高純度氫氣是減少二氧化碳排放的有效方法。然而，高耗電量和大量純水的需求阻礙了其大規(guī)模應用。因此，將持續(xù)用電量降低到可承受的水平并找到一種地球上豐富的物質來替代純水對于實現通過析氫反應(HER)可持續(xù)生產H₂具有重要意義?；诖耍?strong>中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所王中林和王杰等設計了一種由風力驅動的摩擦納米發(fā)電機(W-TENG)、變壓器和海水分解單元組成的自供電海水電解系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以有效地將風能轉化為可再生氫能。

具體而言，研究人員通過采用最低未占分子軌道(LUMO)值較低的聚四氟乙烯(PTFE)和最高占據分子軌道(HOMO)值較大的聚甲醛(POM)作為電介質對，由于匹配的HOMO/LUMO帶隙能量，所制備的W-TENG獲得了344.2 μC m^-2的電荷密度。此外，隨著變壓器與W-TENG的阻抗匹配，W-TENG中外環(huán)(OR-TENG)和內環(huán)(IR-TENG)的電流從1.0 mA和0.42 mA分別增加到26.3 mA和28.2 mA。

受益于變壓器整流后的合理電壓，碳紙負載的NiCoP-金屬-有機骨架(NiCoP-MOF)具有優(yōu)異的傳遞系數和超細結構(<10 nm)，在天然海水氫氣中對水分解具有高電催化活性和穩(wěn)定性。因此，自供電海水電解系統(tǒng)實現了高達90 μL min^-1和1723.9 μL min^-1 m^-2的H₂產率，并且電能-化學能轉換效率為78.9%。

此外，這項研究還表明TENG產生的脈沖電流促進了氫氣的產生，其產生的能量損耗比恒定電流低。該項工作的整個設計不僅可以提供經濟且高效的自供電分水系統(tǒng)，還提供了一種更實用的將風能轉化為可再生氫能的策略。

Self-Powered Seawater Electrolysis Based on a Triboelectric Nanogenerator for Hydrogen Production. ACS Nano, 2022. DOI: 10.1021/acsnano.2c06701