Projektbeschreibung
Solarbetriebene künstliche Fotosynthese für die chemische Industrie
Die chemische Industrie benötigt Unterstützung bei der Integration erneuerbarer Energiequellen in ihre Prozesse. Das EU-finanzierte Projekt PHOTOSINT zielt darauf ab, Wasserstoff und Methanol nachhaltig nur mit Sonnenlicht, Abwasser und CO2 zu erzeugen. Das Verfahren beruht auf einer solarbetriebenen künstlichen Fotosynthese, bei der neue katalytische Materialien eingesetzt werden, die zur Steigerung der Effizienz entwickelt wurden. Im Rahmen von PHOTOSINT soll die Energieeffizienz maximiert werden, indem die Halbleiteroberfläche verdichtet und beleuchtet wird, um die Umwandlungsraten für industrielle Anwendungen zu verbessern. Außerdem sollen Perovskit-Photovoltaikzellen zur Versorgung mit externer elektrischer Spannung integriert werden. Das Team von PHOTOSINT wird die Durchführbarkeit der Hochskalierung von Technologien für erneuerbare Energien, die Nutzung von Methanol und Wasserstoff in Motoren, den Einsatz einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle mit Protonaustauschmembran zur Stromerzeugung und die Verwendung von Wasserstoff als alternativem Brennstoff in Schmelzöfen zur Verringerung der CO2-Emissionen bewerten.
Ziel
The PHOTOSINT project presents solutions to the challenges chemical industries are facing in integrating renewable energy sources into their processes. The project will deliver sustainable processes to produce hydrogen and methanol as energy vectors using only sunlight as an energy source and wastewater and CO2 as feedstocks, making the industries more auto-sufficient. The pathway is based on solar-driven artificial photosynthesis, and aims to develop new catalytic earth-abundant materials and modifications of existing ones to improve catalytic processes. Design parameters of the PEC cell will be tuned to maximize solar to fuel (STF) efficiency. Moreover to improve the conversion for industrial implementation, PHOTOSINT will develop a novel way to concentrate and illuminate the semiconductor surface to maximize overall energy efficiency. Perovskite solar PV cells will be integrated to harvest the light to supply the external electrical voltage.
PHOTOSINT is an ambitious project due to precedents in research conducted to date and the low production rate of the desired products. For integrating sunlight energy into the industry, the catalyst will be studied, and then the best one/s will be implemented in prototypes. The obtained results will be used for making scale-up in pilots with tandem PEC cells. These steps are necessary to assess the industrial scale-up feasibility, promoting the increased competitiveness of renewable process energy technologies and energy independence. MeOH and H2 will be tested in engines. Also, an HTPEM fuel cell will be used for electricity generation, and hydrogen will be tested as an alternative fuel for energy generation instead natural gas in melting furnaces avoiding CO2 emissions.
Wissenschaftliches Gebiet
- engineering and technologyenvironmental engineeringwater treatment processeswastewater treatment processes
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectrical engineeringpower engineeringelectric power generation
- engineering and technologyenvironmental engineeringenergy and fuelsfossil energynatural gas
- natural scienceschemical sciencesorganic chemistryalcohols
- engineering and technologyenvironmental engineeringenergy and fuelsfuel cells
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
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