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Photoelectrochemical CO2 Reduction Enhanced by Device Integration and Computational Techniques

Projektbeschreibung

Solar-to-X-Technologien zur photoelektrochemischen CO2-Reduktion

Die Maßnahmen für die Reduzierung negativer Auswirkungen fossiler Brennstoffe haben zur Entwicklung von Solar-to-X-Technologien geführt, die Energie- und chemische Umwandlungen in einem Gerät integrieren. Obwohl die Effizienz und dezentrale Nutzung dieser Geräte vielversprechend sind, gestaltet sich ihre Entwicklung komplex. Das EIC-finanzierte Projekt PREDICT wird unter Verwendung fortschrittlicher computergestützter Werkstoffkunde und Multiskalenmodellierung die Mechanismen verdeutlichen, die die Leistung photoelektrochemischer (PEC) CO2-Reduktionsgeräte beeinflussen. Durch die Verbesserung quantenchemischer Methoden zur Berechnung angeregter Zustände und die Integration verschiedener Skalen wird das Projekt einen übertragbaren Rahmen für die Simulation von PEC-Geräten, einschließlich künstlicher Blätter, schaffen. Zu den voraussichtlichen Ergebnissen zählen verbesserte Gerätearchitekturen, optimierte Werkstoffeigenschaften und ein umfassender Modellierungsrahmen, um die Entwicklung hocheffizienter, integrierter Solar-to-X-Geräte voranzutreiben.

Ziel

Motivated by the adverse environmental and societal effects of fossil resources (global warming, pollution, loss of habitat due to mining, health issues), efforts to defossilize the energy, mobility and chemical industries have sought alternatives based on, among others, solar power. Solar-to-X technologies have therefore emerged as promising, since they integrate the energy and chemical conversion steps within a single device, thereby being in principle able to reach high efficiencies, while also having the potential to be deployed in a decentralized manner. Yet, developing such technologies and designing pertinent devices is challenging due to the complex, multiscale nature of the phenomena underpinning their function. Thus motivated, PREDICT aims to elucidate fundamental mechanisms underlying the performance of photo(electro)chemical (PEC) CO2 reduction devices using advanced computational materials science and multiscale modeling techniques. By advancing quantum chemistry approaches for calculating excited state structures and dynamics, as well as bridging electronic, atomistic, mesoscopic, and macroscopic scales, this project will deliver a transferable theoretical and computational framework for the simulation of PEC devices, such as artificial leaves and beyond. The PREDICT modeling framework will be demonstrated via theoretical explorations of novel materials and processes for PEC CO2 reduction, enabling the fundamental understanding of phenomena crucial to the performance of PEC devices, and providing guidelines for optimizing the design to achieve superior performance. The framework and models will be further validated through collaborations with successful experimental projects from Area 1 of the call. Expected outcomes encompass improved device architectures, optimized materials properties, as well as a holistic and transferable multiscale modeling framework, driving the next generation of high-efficiency, integrated solar-to-X devices.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-EIC - HORIZON EIC Grants

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-EIC-2024-PATHFINDERCHALLENGES-01

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

Koordinator

THE CHANCELLOR, MASTERS AND SCHOLARS OF THE UNIVERSITY OF OXFORD
Netto-EU-Beitrag
€ 699 909,98
Adresse
WELLINGTON SQUARE UNIVERSITY OFFICES
OX1 2JD Oxford
Vereinigtes Königreich
Region
South East (England) Berkshire, Buckinghamshire and Oxfordshire Oxfordshire
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
Keine Daten

Beteiligte (6)