Description du projet
De nouvelles perspectives sur les photoélectrodes pour le fractionnement de l’eau
Les combustibles fossiles représentent près des trois quarts de la consommation d’énergie de l’UE. Dans la lutte contre cette dépendance et dans l’objectif de ralentir le réchauffement de la planète, la conversion de l’énergie solaire en carburants stockables à forte densité énergétique jouera un rôle crucial. À ce jour, les dispositifs économiquement viables reposent généralement sur des photoélectrodes en couches minces avec des structures internes complexes, qui contrôlent souvent des processus critiques à l’échelle macroscopique. Le projet DynNano, financé par l’UE, lancera un programme de recherche multimodale portant sur les matériaux énergétiques utilisés pour la séparation solaire de l’eau à une échelle allant du nanomètre au micromètre et dans des conditions d’exploitation réalistes. En corrélant leurs propriétés aux deux extrémités de l’échelle, DynNano établira le lien entre les processus nano et les performances macro. Dans leur globalité, les connaissances ainsi acquises constitueront une base pour le développement de dispositifs de carburant solaire efficaces.
Objectif
To slow down global warming and to overcome the reliance on fossil fuels, a transition to a carbon neutral society fueled by renewable energy sources will be crucial. Therefore, the conversion of solar energy to storable, energy-dense fuels will be an important step to satisfy the need for clean and reliable power. Economically viable systems for solar-to-chemical conversion often base on thin film photoelectrodes with highly complex internal architectures. The combination of different length scales of fundamental physical processes and inherent film heterogeneities results in a complex micro- and nanoscale behavior, which often controls critical processes of the macroscale device. The typical macroscale characterization of material properties conceals important insights into structural, compositional, and optoelectronic heterogeneity at the nanoscale as well as into local photoelectrochemical reaction processes and material stability. To provide a comprehensive portrait of the elementary steps associated with light-to-chemical energy conversion at their natural length scales and under working conditions, DynNano will launch a multimodal research program by leveraging a complementary suite of emerging nanoscale techniques for in-situ and operando characterization of energy materials. The approach will be applied to novel transition metal oxynitride semiconductors, which are poised to overcome efficiency and stability limitations of pure oxides and pure nitrides. By thoroughly correlating their nanoscale and macroscale properties, DynNano will establish the link between nanoscale processes and macroscopic performance of photoelectrochemical systems. With the gained understanding, DynNano aims at closing the photoelectrochemical cycle at the nanoscale using precisely microstructured photoelectrodes for standalone water splitting. Overall, DynNano will provide the knowledge basis for rational development of efficient, stable, and scalable solar fuel devices.
Champ scientifique
- engineering and technologyenvironmental engineeringenergy and fuelsrenewable energysolar energy
- engineering and technologymaterials engineeringcoating and films
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicssemiconductivity
- engineering and technologyenvironmental engineeringenergy and fuelsenergy conversion
Mots‑clés
Programme(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thème(s)
Régime de financement
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstitution d’accueil
80333 Muenchen
Allemagne