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Photoelectrochemical CO2 Reduction Enhanced by Device Integration and Computational Techniques

Descripción del proyecto

Tecnologías de conversión de energía solar a X aplicadas a la reducción fotoelectroquímica del CO2

Los esfuerzos por reducir los impactos negativos de los combustibles fósiles han llevado al desarrollo de tecnologías de conversión de energía solar a X, que integran conversiones de energía y químicas en un solo dispositivo. Sin embargo, si bien son prometedores en términos de eficiencia y uso descentralizado, son complejas de desarrollar. El equipo del proyecto PREDICT, financiado por el Consejo Europeo de Innovación, aclarará los mecanismos que afectan el rendimiento de los dispositivos de reducción de CO2 fotoelectroquímicos (PEC, por sus siglas en inglés) utilizando ciencia de materiales computacionales avanzada y modelos multiescala. Al mejorar los métodos de química cuántica para los cálculos del estado excitado e integrar varias escalas, en el proyecto se creará un marco transferible para simular dispositivos PEC, incluidas las hojas artificiales. Los resultados esperados incluyen arquitecturas de dispositivos mejoradas, propiedades de materiales optimizadas y un marco de modelización integral para impulsar el desarrollo de los dispositivos integrados de alta eficiencia de conversión de energía solar a X.

Objetivo

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.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

Palabras clave

Programa(s)

Tema(s)

Régimen de financiación

HORIZON-EIC - HORIZON EIC Grants

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Convocatoria de propuestas

(se abrirá en una nueva ventana) HORIZON-EIC-2024-PATHFINDERCHALLENGES-01

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Coordinador

THE CHANCELLOR, MASTERS AND SCHOLARS OF THE UNIVERSITY OF OXFORD
Aportación neta de la UEn
€ 699 909,98
Dirección
WELLINGTON SQUARE UNIVERSITY OFFICES
OX1 2JD Oxford
Reino Unido
Región
South East (England) Berkshire, Buckinghamshire and Oxfordshire Oxfordshire
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
Sin datos

Participantes (6)