Description du projet
Révolutionner la technologie des réacteurs verts en régulant la thermocatalyse dynamique
Le changement climatique impose des réacteurs chimiques plus écologiques et plus efficaces. Les catalyseurs, utilisés dans la plupart des réacteurs, peuvent nuire au taux, à la sélectivité et à l’efficacité énergétique. Le chauffage pulsé permet de surmonter ces limitations, ce qui se concrétise par un rendement de réaction plus de 100 fois supérieur, une moindre consommation d’énergie et une distribution contrôlée des produits. La mise en œuvre de cette technique s’avère toutefois complexe en raison de la difficulté à sélectionner et à chauffer rapidement les catalyseurs. Dans ce contexte, le projet HEATPULSE, financé par le CER, fera appel à des impulsions lumineuses et des matériaux «plasmoniques» durables pour réguler la thermocatalyse dynamique. Le projet abordera la cinétique, la localisation, la stabilité et les performances, la modulation du temps d’impulsion, le confinement de la chaleur aux points chauds thermiques et le développement de photocatalyseurs pulsés de température stable. Le projet constitue une révolution de la technologie des réacteurs verts, passant des combustibles fossiles à la lumière pulsée alimentée par des énergies renouvelables.
Objectif
The climate catastrophe urgently calls for greening and intensifying chemical reactors. Most chemical reactors use catalysts to speed up reactions, but their operation at steady-state temperature impairs rate, selectivity, and energy efficiency. To go beyond these limitations, applying short heat pulses theoretically leads to >100× higher reaction yield, lower energy use, and a controlled product distribution. However, pulsed heating has remained out of reach because it is hard to heat catalysts selectively and fast enough.
I break this paradigm and take control of dynamic thermo-catalysis by using light pulses and robust “plasmonic” materials that convert light to heat with nanoscale specificity. HEATPULSE comprises three work packages that tackle three challenges: (1) kinetics: modulate pulse timing for controlling reaction rate and selectivity, (2) localization: confine heat at thermal hotspots to boost energy efficiency, and (3) stability and performance: access high peak reaction rates by developing temperature-stable pulsed photocatalysts.
Ground-breaking innovations: (1) Access to a normally unreachable reaction landscape, with dynamic tunability of catalyst activity and selectivity; (2) Thermal hotspots break the limit of nanoscale heating and reach 3× higher peak temperatures with exponentially enhanced rates; (3) Metal nitride nano-arrays integrated with single-atom catalysts grant thermal stability beyond 1000 °C.
HEATPULSE represents a revolution in green reactor technology by shifting from burning fossil fuels to heat-pulsing with light, powered by renewables. The project will lead to the new field of “photocatalysis beyond the steady-state” at the crossroads of catalysis, nanophotonics, and materials science. With an accomplished track record in nanoscale light-driven chemistry, and as a pioneer in the field of pulsed catalysis at both experimental and theoretical level, I am uniquely suited to unlock the full potential of pulsed photothermal catal
Champ scientifique
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
1081 HV Amsterdam
Pays-Bas