Opis projektu
Nowe spojrzenie na fotoelektrody rozszczepiające wodę
Paliwa kopalne odpowiadają za prawie trzy czwarte zużycia energii w UE. Aby ograniczyć zależność Europy od paliw kopalnych i spowolnić globalne ocieplenie, kluczowe znaczenie będzie miało przekształcenie energii słonecznej w możliwe do przechowywania wysokoenergetyczne paliwa. Ekonomicznie opłacalne systemy są często oparte na cienkowarstwowych fotoelektrodach o złożonych strukturach wewnętrznych, które często kontrolują krytyczne procesy całego urządzenia. W ramach finansowanego przez UE projektu DynNano uruchomiony zostanie multimodalny program badawczy, w ramach którego badane będą materiały energetyczne służące do słonecznego rozszczepiania wody w skali od nanometrów do mikrometrów w rzeczywistych warunkach eksploatacji. Poprzez skorelowanie ich właściwości w nanoskali i makroskali, zespół projektu DynNano ustali związek pomiędzy procesami zachodzącymi w nanoskali a wydajnością w skali makro. Ogólnie rzecz biorąc, wyniki projektu dostarczą wiedzę niezbędną do rozwoju wydajnych urządzeń do produkcji paliwa słonecznego.
Cel
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.
Dziedzina nauki
- 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
Słowa kluczowe
Program(-y)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Temat(-y)
System finansowania
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstytucja przyjmująca
80333 Muenchen
Niemcy