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

Description du projet

Produire de l’ammoniac grâce à l’énergie solaire pour un avenir durable

La production d’ammoniac (NH3), essentielle pour les engrais et les produits chimiques, est actuellement dominée par le procédé Haber-Bosch, énergivore et alimenté par des combustibles fossiles. Cette méthode consomme énormément d’énergie et produit de nombreuses émissions de carbone au niveau mondial. Alors que des alternatives durables sont testées, des défis persistent comme la lenteur des réactions, l’instabilité des catalyseurs et les besoins énergétiques élevés. Une solution viable fait toujours défaut, ce qui entrave les progrès vers une industrie plus écologique. Soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet PECSolFuel vise à révolutionner la production de NH3 en développant un dispositif photoélectrochimique sans biais et respectueux de l’environnement. Il relève ces défis en intégrant des catalyseurs innovants et des photocathodes à base de pérovskite, ce qui permet une synthèse du NH3 efficace sur le plan énergétique, sans apport d’énergie externe. Le projet promet de nouveaux catalyseurs, des photoélectrodes très performantes et un dispositif révolutionnaire à deux compartiments capable d’atteindre un rendement de 20 % pour la conversion de l’énergie solaire en NH3.

Objectif

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.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

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

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2022-PF-01

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Coordinateur

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE COMPOSTELA
Contribution nette de l'UE
€ 181 152,96
Adresse
COLEXIO DE SAN XEROME PRAZA DO OBRADOIRO S/N
15782 Santiago De Compostela
Espagne
Région
Noroeste Galicia A Coruña
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
Aucune donnée