Abstract Photoelectrochemical (PEC) water splitting offers a promising route for harnessing solar energy to produce clean hydrogen fuel sustainably. A major hurdle has been boosting the performance of photoanode materials within acidic electrolytes—a critical aspect for advancing PEC technology. In response to this challenge, we report a method to augment the efficacy of hematite photoanodes under acidic conditions by anchoring IrO x nanoparticles, replete with hydroxyl groups, onto their surface. A remarkable and steady photocurrent density of 1.71 mA cm −2 at 1.23 V versus RHE was achieved, marking a significant leap in PEC efficiency of hematite in acidic media. The introduction of the IrO x layer notably expanded the electrochemically active surface area for more active sites, fostering improved charge separation and transfer. It also served as an effective hole capture layer, drawing photogenerated holes from hematite to facilitate swift migration to the active sites for the water oxidation process. This advancement has the potential to fully harness the capabilities of hematite photoanodes in acidic environments, thereby smoothing the path toward more effective and sustainable hydrogen production through PEC water splitting.

The CrCoNiSi0.3 MEA exhibits excellent cryogenic mechanical properties upon both quasi-static and dynamic tension. Under quasi-static tension at cryogenic temperature, the engineering yield and ultimate tensile strengths (UTS) reach 980 MPa and 1800 MPa, respectively, with notable ductility (62 %). The product of UTS and total elongation (TE) is 111.6 GPa %, surpassing most cryogenic high strength-ductility alloys. The significant mechanical strength enhancement is attributed to the denser deformation twins (DTs), multiple twinning, and extensive face-centered-cubic to hexagonal-close-packed (HCP) phase transitions, resulting in a high work hardening capacity. Upon dynamic tension at cryogenic temperature, the strength and strain hardening are further improved, which originates from the thickening DTs and HCP sequence and localized plastic deformation. The effects of temperature and strain rate on phase transition are studied. It is proposed that there is a competing relationship between high strain rate and increased stacking fault energy (SFE) due to temperature rise. The coupling effect of cryogenic temperature and high strain rate inhibits phase transition due to the deformation inhomogeneity in CrCoNiSi0.3 MEA. The findings make a valuable contribution to understand the influence of temperature and strain rate on the mechanism of FCC-to-HCP phase transition.

Abstract Integrating electric technologies such as photovoltaics (PV), energy storage, heat pumps, and electric vehicle (EV) charging systems is pivotal for increasing energy independence and reducing emissions in buildings. This study explores the combination of these technologies through a system in Lianyungang, China, to enhance social and economic benefits. The experimental system was monitored during the heating season 2023–2024. Through system simulations with TRNSYS and optimizations, the system configurations were developed considering peak and off-peak electricity pricing schemes, inverter and battery operation logic, equipment efficiency, and load changes. The results show that the PV system is able to satisfy much of the building’s energy needs, with a self-sufficiency rate exceeding 85%. The most cost-effective setup involves three energy storage batteries (totaling 15 kWh) and 20 PV panels (11 kWp total capacity), reducing the payback period to under five years and providing new insight for cost-effective sustainable energy solutions.

With the increase of mining depth, the gas management problem in coal and gas outburst mine is more prominent. At the same time, gas is used as a clean resource to mine together with coal which is to realize the simultaneous extraction of coal and gas more practical significance. The relation between coal mining and gas extraction is mutually reinforcing and restricting. It is of great theoretical significance and application value to study simultaneous extraction of coal and gas technique optimization. The Qidong Coal Mine of the Wanbei Coal and Electricity Group is a coal and gas outburst mine. The spacing of the coal seam is small, the occurrence conditions are complex, and the mining is difficult. This study used theoretical analysis, numerical simulation, and engineering analogy to investigate the coordinated mining technology of coal and gas in outburst coal seams.

The photoelectrochemical (PEC) conversion of organic small molecules offers a dual benefit of synthesizing value-added chemicals and concurrently producing hydrogen (H2). Ethylene glycol, with its dual hydroxyl groups, stands out as a versatile organic substrate capable of yielding various C1 and C2 chemicals. In this study, we demonstrate that pH modulation markedly enhances the photocurrent of BiVO4 photoanodes, thus facilitating the efficient oxidation of ethylene glycol while simultaneously generating H2. Our findings reveal that in a pH = 1 ethylene glycol solution, the photocurrent density at 1.23 V vs. RHE can attain an impressive 7.1 mA cm−2, significantly surpassing the outputs in neutral and highly alkaline environments. The increase in photocurrent is attributed to the augmented adsorption of ethylene glycol on BiVO4 under acidic conditions, which in turn elevates the activity of the oxidation reaction, culminating in the maximal production of formic acid. This investigation sheds light on the pivotal role of electrolyte pH in the PEC oxidation process and underscores the potential of the PEC strategy for biomass valorization into value-added products alongside H2 fuel generation.

Abstract Photoelectrochemical (PEC) water splitting is pivotal for addressing the clean and renewable energy demands. However, developing low‐cost, efficient, and robust non‐precious metal catalysts for the acidic oxygen evolution reaction (OER) remains a significant challenge. In this study, we introduced Ce to modulate the electronic structure of Co 3 O 4 , enhancing the stability of Co 3 O 4 without compromising its activity. Ce‐doped Co 3 O 4 nanoparticles were electrodeposited onto Ti‐doped hematite surfaces (Ce : Co 3 O 4 /Fe 2 O 3 ), significantly enhancing the PEC performance for water splitting under acidic conditions. These catalysts achieved high photocurrent densities and exhibited prolonged stability. Functioning as p‐type semiconductors, the Ce : Co 3 O 4 nanoparticles not only boosted light absorption but also formed a p‐n heterojunction with the Ti‐doped hematite. This heterojunction generated a built‐in electric field that facilitated the separation and transfer of photogenerated carriers, thereby improving charge separation efficiency. Additionally, these nanoparticles expanded the active surface area of hematite and served as a co‐catalyst, markedly accelerating the OER kinetics. The Ce : Co 3 O 4 /Fe 2 O 3 photoanode achieved an impressive photocurrent density of 1.08 mA cm −2 at 1.23 V RHE in acidic media, demonstrating its enhanced activity and stability.