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Directed Evolution of Metastable Electrocatalyst Interfaces for Energy Conversion

Projektbeschreibung

Die Elektrokatalyse mit hochentropischen Werkstoffen verändern

Die Elektrokatalyse steht vor einer entscheidenden Herausforderung: die metastabilen aktiven Grenzflächen von Katalysatoren, die sich unter Reaktionsbedingungen entwickeln, zu verstehen und zu kontrollieren. Bei herkömmlichen Methoden liegt der Schwerpunkt auf statischen Ausgangszuständen, was zu begrenzten Fortschritten bei elementaren oder binären Legierungskatalysatoren führt. In diesem Zusammenhang wird das EU-finanzierte Projekt DEMI hochentropische Werkstoffe verwenden, um große, mehrdimensionale Katalysatorräume zu erforschen. Durch die Kombination von theoretischer Modellierung, Hochdurchsatzsynthese und fortgeschrittenen Operando-Methoden wird DEMI neue, stabile und aktive Elektrokatalysatoren entwickeln. Zu den größten Innovationen zählen evolutionäres Screening, beschleunigte Charakterisierung auf atomarer Ebene und Operando-Experimente mit hohem Durchsatz. Durch die Aufstellung einer Theorie der Metastabilität und den Einsatz aktiver Lernansätze will DEMI die Elektrokatalyse für wichtige Energieumwandlungsreaktionen, einschließlich der Sauerstoff- und CO2-Reduktion, fördern.

Ziel

It is our aim to transform the research field of electrocatalysis from the established “initial (as-synthesized) state approach” to a data-centric understanding of the metastable active interface of electrocatalysts, constantly evolving under reaction conditions. We want to overcome the limitations of elemental or binary alloy catalysts by exploring and exploiting high entropy materials (HEM) as a discovery platform for sustainable materials, with the aim to identify in the extremely large, multidimensional search space new electrocatalysts that are both stable and active.
To understand and control the active interface of HEM electrocatalysts, we combine the core expertises of the PIs: theoretical modelling and simulations, high-throughput synthesis and characterization, nanoparticle synthesis, electrochemical operando techniques as well as machine learning. Our synergistic approach will significantly advance these individual competences by key conceptual innovations: (i) Evolutionary screening of micro-libraries to efficiently identify stable materials covering the complete HEM composition space; (ii) Accelerated atomic-scale characterization of HEM surfaces by combining combinatorial HEM synthesis with atom probe tomography; (iii) High-throughput operando experiments with thin film material libraries; (iv) Developing inverse activity-structure relationships and theoretical descriptors for metastability; v) Implementing active learning approaches based on materials informatics and using a semantic data lake.
We will establish a theory of metastability as a core concept for the understanding of electrocatalysis for the most important energy conversion reactions: oxygen reduction and evolution, and CO2 reduction. Instead of passively accepting the degradation of catalysts during operation, we will direct the evolution through the highly multidimensional space towards long-lasting, active HEM interfaces.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-ERC-SYG - HORIZON ERC Synergy Grants

Alle im Rahmen dieses Finanzierungsinstruments finanzierten Projekte anzeigen

Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) ERC-2023-SyG

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Gastgebende Einrichtung

KOBENHAVNS UNIVERSITET
Netto-EU-Beitrag
€ 2 498 340,00
Adresse
NORREGADE 10
1165 KOBENHAVN
Dänemark
Region
Danmark Hovedstaden Byen København
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 2 498 340,00

Begünstigte (4)