Projektbeschreibung
Neue Materialien bringen solare Wasserstofferzeugung voran
Die Erzeugung von Wasserstoff als Brennstoff durch photoelektrochemische Wasserspaltung (PEC) ist eine der vielversprechendsten Formen der Energieerzeugung. Das EU-finanzierte Projekt OHPERA plant die Entwicklung einer Tandem-PEC-Zelle, die gleichzeitig der effizienten solarbetriebenen Erzeugung von Wasserstoff an der Kathode und der Erzeugung von Chemikalien mit hohem Mehrwert aus der Verwertung von Industrieabfällen an der Anode dient. Die Forschenden werden hocheffiziente und stabile Photoelektroden auf der Grundlage bleifreier Halogenid-Perowskit-Nanokristalle und maßgeschneiderte katalytische Schichten vereinen und dabei auf den Einsatz kritischer Rohstoffe verzichten. Die theoretische Modellierung sowohl auf Atom- als auch auf Bauelementebene wird die Entwicklung von Materialien unterstützen und das Verständnis der physikalischen Mechanismen verbessern, die ihren Leistungseigenschaften zugrunde liegen. Alle Materialien und Komponenten werden in ein dem Konzeptnachweis dienendes Bauelement integriert.
Ziel
Photoelectrochemical (PEC) H2 generation, using water as proton and electron source, is considered the most impactful solar-driven processes to tackle the energy, environment, and climate crisis, providing a circular economy strategy to supply green energy vectors (H2) with zero carbon footprint. Aligning with this view, OHPERA will develop a proof-of-concept unbiased tandem PEC cell to simultaneously achieve efficient solar-driven H2 production at the cathode and high added-value chemicals from valorization of industrial waste (glycerol) at the anode, being sunlight the only energy input. Thus, OPHERA will demonstrate the viability of producing chemicals with economic benefits starting from industrial waste, using a renewable source of energy. For this purpose, OPHERA will integrate highly efficient and stable photoelectrodes based on halide lead-free perovskite nanocrystals (PNCs) and tailored catalytic/passivation layers, avoiding the use of critical raw materials (CRM), in a proof-of-concept eco-design PEC device. Theoretical modelling both at an atomistic and device scales will assist the materials development and mechanistic understanding of the processes, and all materials and components will be integrated in a proof-of-concept device, targeting standalone operation at 10 mA·cm-2 for 100 hours, 90% Faradaic efficiency to H2, and including a clearly defined roadmap for upscaling and exploitation. Therefore, OPHERA will offer a dual process to produce green H2 concomitant to the treatment of industrial waste generating added-value chemicals with high economic and industrial interest, thus offering a competitive LCOH.
Wissenschaftliches Gebiet
- engineering and technologyenvironmental engineeringenergy and fuelsrenewable energy
- engineering and technologyenvironmental engineeringmining and mineral processing
- engineering and technologynanotechnologynano-materialsnanocrystals
- natural sciencesearth and related environmental sciencesatmospheric sciencesclimatologyclimatic changes
- social scienceseconomics and businesseconomicssustainable economy
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.3.1 - The European Innovation Council (EIC) Main Programme
Thema/Themen
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
HORIZON-EIC-2021-PATHFINDERCHALLENGES-01
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12006 Castellon De La Plana
Spanien