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Bias-free high-performance solar NH3 production by perovskite-based photocathode and in-situ valorisation of glycerol

Projektbeschreibung

Solarbetriebene Ammoniakproduktion für eine nachhaltige Zukunft

Die Produktion von Ammoniak (NH3), das für Düngemittel und Chemikalien unerlässlich ist, beruht derzeit meist auf dem energieintensiven und mit fossilen Brennstoffen betriebenen Haber-Bosch-Verfahren. Auf diese Methode entfällt weltweit ein erheblicher Energieverbrauch und Kohlendioxidausstoß. Während nachhaltige Alternativen erforscht werden, sind träge Reaktionen, instabile Katalysatoren und ein hoher Energiebedarf weiterhin Herausforderungen. Eine praktikable Lösung ist nach wie vor schwer zu finden, was den Fortschritt hin zu einer umweltfreundlicheren Industrie behindert. Unterstützt über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen wird die NH3-Produktion im Projekt PECSolFuel revolutioniert, indem eine vorspannungsfreie, umweltfreundliche photoelektrochemische Vorrichtung entwickelt wird. Die Herausforderungen werden mit innovativen Katalysatoren und Photokathoden auf Perowskit-Basis überwunden, sodass die energieeffiziente NH3-Synthese ohne externen Energieeinsatz möglich ist. Aus dem Projekt könnten innovative Katalysatoren, Hochleistungs-Photoelektroden und ein bahnbrechendes Gerät mit zwei Bestandteilen hervorgehen, mit dem eine Solar-zu-NH3-Umwaldungseffizienz von 20 % möglich ist.

Ziel

PECSolFuel aims to develop an environmentally benign bias-free photoelectrochemical device for energy-efficient NH3 production to replace the energy-intensive and fossil-fuel-driven Haber-Bosch process. To achieve this, PECSolFuel has been tailored to overcome the current limitations of the solar-driven NH3 production alternative schemes involving: 1) the lack of selective and stable catalyst for efficient N2 reduction; 2) the dependence of sluggish and energy demanding reactions; 3) the requirement of a high photovoltage and 4) the catalyst degradation during long-term operation. By choosing appropriate redox reactions (such as glycerol oxidation coupled with nitrate reduction) and the rational catalysts design (involving the stabilization of small metal nanoparticles on the step-edges of photocatalytic inorganic supports), as well as the efficient integration of photoelectrodes using perovskite-based photocathodes, the photoelectrochemical device produced in PECSolFuel will not require external energy input. The synthesis of value-added products via glycerol oxidation reaction coupled with nitrate reduction reaction will be studied for the first time within this project. PECSolFuel will deliver: i) New catalysts that are not only highly-selective and active, but also highly-durable for both the nitrate reduction and the electrocatalytic oxidation of glycerol; ii) High-performance integrated perovskite photocathodes; iii) A two compartments photoelectrochemical device enabling a 20 % of solar-to-NH3 conversion efficiency by in situ valorisation of glycerol. Joining Dr. Gimenez group will allow me to establish myself as independent researcher and leading expert in solar fuel production in a group with key expertise, resources and links with academia and industry for the success of this action. PECSolFuel will provide me with hands-on experience and training in scientific competences and strengthen my transferable skills, while expanding my professional network.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2022-PF-01

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Koordinator

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE COMPOSTELA
Netto-EU-Beitrag
€ 181 152,96
Adresse
COLEXIO DE SAN XEROME PRAZA DO OBRADOIRO S/N
15782 Santiago De Compostela
Spanien
Region
Noroeste Galicia A Coruña
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
Keine Daten