法拉第效率

法拉第效率（Faradaic Efficiency，FE，ηF）是指实际生成物和理论生成物的百分比，即能量转化的利用效率，在光电催化反应中，法拉第效率用来评估催化剂的性能[1]。

在光电催化分解水实验中，法拉第效率用来评价体系中光生电子用于产氢的效率或光生空穴用于产氧的效率。

在光电催化CO₂还原实验中，法拉第效率用来衡量相应产物的选择性。

在光电催化反应中所得到的气体产物可通过气相色谱进行定性和定量检测，以确定在反应过程中有多少电荷用于生成气体产物，由于实际反应过程中会存在各种电阻损耗和一些副反应，ηF通常低于100%。

法拉第效率可用于计算光电催化反应中STH和ABPE等重要参数。

法拉第效率测试解决方案

泊菲莱科技可提供法拉第效率测试解决方案：

• PEC2000光电化学测试系统与Labsolar 6A全玻璃自动在线微量气体分析系统联合使用。

在PEC2000光电化学测试系统中气密性良好的双室光电反应器或单室光电反应器中发生光电催化反应，反应过程中产生的气体通过管路进入到Labsolar 6A全玻璃自动在线微量气体分析系统进行气体均匀循环、自动采样和自动送样检测的步骤，即可原位在线测得光电催化反应中的法拉第效率。

​图1. PEC2000光电化学测试系统与Labsolar 6A全玻璃自动在线微量气体分析系统联用

• Labsolar 6A全玻璃自动在线微量气体分析系统与双室光电反应器或单室光电反应器搭配使用，并结合PLS-FX300HU高均匀性一体式氙灯光源。

​图2. Labsolar 6A全玻璃自动在线微量气体分析系统搭配案例展示（a）双室光电反应器[2]和（b）单室光电反应器[3]

法拉第效率计算方法

法拉第效率计算公式如下[4]：

​式中：

​

​图3. 法拉第效率图[5,6]

参考文献：

[1] Jason A. Seabold, Kyoung Shin Choi*, Efficient and stable photo-oxidation of water by a bismuth vanadate photoanode coupled with an iron oxyhydroxide oxygen evolution catalyst[J]. Journal of The American Chemical Society, 2012, 134: 2186.

[2] An Yang, Zhang Kan*, Min Yulin* et. al., Modulating Co-catalyst/Facet Junction for Enhanced Photoelectrochemical Water Splitting[J]. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2022, 14: 42134.

[3] Han Taotao, Zhou Yixuan*, Xu Xinlong* et. al., Sb2S3/Sb2Se3 heterojunction for high-performance photodetection and hydrogen production[J]. Journal of Colloid and Interface Science, 2022, 628: 886.

[4] Jiang Chaoran, Zhang Tao, Tang Junwang* et. al., Photoelectrochemical devices for solar water splitting-materials and challenges. Chemical Society Reviews, 2017, 46: 4645.

[5] Li He, Lin Cheng, Zhang Kan*, et. al., Boosting Reactive Oxygen Species Generation Using Inter-Facet Edge Rich WO3 Arrays for Photoelectrochemical Conversion[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2022, 202210804.

[6] Pan Yuyang, Zhang Huiyan*, Chu Sheng*, et. al., Renewable formate from sunlight, biomass and carbon dioxide in a photoelectrochemical cell [J]. Nature Communications, 2023, 14: 1013.