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Redefining the landscape of ammonia electrooxidation, utilising molecular electrocatalysts

Descrizione del progetto

Solidi catalizzatori molecolari per la reazione elettrochimica di ossidazione dell’ammoniaca

La conversione dell’energia immagazzinata nei legami chimici in energia elettrica attraverso le celle a combustibile è una tecnica promettente, in grado di favorire la transizione energetica verde. L’ammoniaca presenta molti vantaggi rispetto all’idrogeno, tra cui un costo inferiore per unità di energia stoccata e un’infrastruttura di produzione e distribuzione semplice e ben consolidata. La reazione elettrochimica di ossidazione dell’ammoniaca (eAOR, electrochemical ammonia oxidation reaction) si basa di norma su elettrocatalizzatori a base di platino. Sebbene i catalizzatori eAOR molecolari siano un’alternativa promettente che offre molti vantaggi, è necessario incrementarne la comprensione in condizioni non omogenee e più realistiche. Con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto Elmar si propone di creare elettrocatalizzatori ibridi incapsulando complessi molecolari di metalli non nobili in materiali di supporto a base di carbonio e di ottimizzarli per il settore energetico europeo.

Obiettivo

Fuel cells represent highly efficient and non-polluting power devices that convert the chemical energy of a fuel into electrical power. Ammonia, as a fuel, is considered a potent alternative to the commonly used hydrogen because it has a lower cost per unit of stored energy and benefits from a well-established production and distribution infrastructure. The electrochemical NH3 oxidation reaction (eAOR) typically relies on Pt-based electrocatalysts due to their low overpotential and remarkable selectivity for N2. However, their susceptibility to durability problems exacerbates their already high cost and limited availability. A few recent studies have reported molecular eAOR catalysts, but evaluate them under homogeneous conditions, which are rarely relevant to energy-related applications. To make feasible catalytic systems out of molecular catalysts, their heterogenisation on electrode surfaces is necessary.
Within the MSCA postdoctoral fellowship 'Elmar', I aim to construct catalytic films for eAOR, by encapsulating non-noble metal molecular complexes in carbon-based supporting materials. Those hybrid electrocatalysts will undergo electrochemical assessment to determine their efficiency and durability, and will be compared to a reference Pt/C catalyst. The performance of each electrocatalyst will be optimized by tuning the micro-environment of the molecular complex inside the film, and rationalized based on spectroscopic and spectroelectrochemical investigations.
Overall, I aspire to establish an exemplary methodology for constructing, optimizing, and rationalizing electrocatalysts based on simple non-noble metal complexes. My ultimate goal is to create robust eAOR catalysts capable of competing with Pt-based ones. This endeavour can significantly contribute to the development of fuel cell technologies, that are expected to play an important role in the decarbonization of the EU’s energy system.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

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

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2023-PF-01

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Coordinatore

UPPSALA UNIVERSITET
Contributo netto dell'UE
€ 206 887,68
Indirizzo
VON KRAEMERS ALLE 4
751 05 Uppsala
Svezia
Regione
Östra Sverige Östra Mellansverige Uppsala län
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato

Partner (1)