电化学水分解产生高纯度氢气是减少二氧化碳排放的有效方法。然而，高耗电量和大量纯水的需求阻碍了其大规模应用。因此，将持续用电量降低到可承受的水平并找到一种地球上丰富的物质来替代纯水对于实现通过析氢反应(HER)可持续生产H2具有重要意义。基于此，中科院北京纳米能源与系统研究所王中林和王杰等设计了一种由风力驱动的摩擦纳米发电机(W-TENG)、变压器和海水分解单元组成的自供电海水电解系统，该系统可以有效地将风能转化为可再生氢能。
具体而言，研究人员通过采用最低未占分子轨道(LUMO)值较低的聚四氟乙烯(PTFE)和最高占据分子轨道(HOMO)值较大的聚甲醛(POM)作为电介质对，由于匹配的HOMO/LUMO带隙能量，所制备的W-TENG获得了344.2 μC m-2的电荷密度。此外，随着变压器与W-TENG的阻抗匹配，W-TENG中外环(OR-TENG)和内环(IR-TENG)的电流从1.0 mA和0.42 mA分别增加到26.3 mA和28.2 mA。
受益于变压器整流后的合理电压，碳纸负载的NiCoP-金属-有机骨架(NiCoP-MOF)具有优异的传递系数和超细结构(<10 nm)，在天然海水氢气中对水分解具有高电催化活性和稳定性。因此，自供电海水电解系统实现了高达90 μL min-1和1723.9 μL min-1 m-2的H2产率，并且电能-化学能转换效率为78.9%。
此外，这项研究还表明TENG产生的脉冲电流促进了氢气的产生，其产生的能量损耗比恒定电流低。该项工作的整个设计不仅可以提供经济且高效的自供电分水系统，还提供了一种更实用的将风能转化为可再生氢能的策略。
Self-Powered Seawater Electrolysis Based on a Triboelectric Nanogenerator for Hydrogen Production. ACS Nano, 2022. DOI: 10.1021/acsnano.2c06701
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