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CORDIS - Resultados de investigaciones de la UE
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Operando Probing of Electrochemical Reactions At Triple-phase-boundaries

Descripción del proyecto

Electrocatalizadores de alta capacidad que permiten ampliar la producción de combustibles limpios

La ampliación de la tecnología electroquímica necesaria para convertir las emisiones residuales en combustibles ecológicos sigue siendo el principal obstáculo para su producción comercial. Aunque los electrocatalizadores de laboratorio ofrecen buenos resultados en ensayos idealizados y de baja potencia, suelen fallar cuando se trasladan a electrolizadores comerciales de alta capacidad. El proyecto OPERATE, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, contribuirá a abordar este problema mediante el análisis de reacciones químicas complejas en condiciones industriales realistas y de alta intensidad de corriente. Con este fin, los investigadores diseñarán técnicas avanzadas de espectroscopia de rayos X para observar el interior de los límites ocultos de la triple fase, donde interactúan los catalizadores gaseosos, líquidos y sólidos. Mediante el uso de membranas nanoporosas ultrafinas para mantener separados los líquidos y los gases, el equipo revelará exactamente cómo las estructuras atómicas impulsan la conversión de hidrógeno y CO2, lo que permitirá el diseño rápido de catalizadores baratos y aptos para la producción en masa.

Objetivo

Electrochemical conversion is central to the net-zero transition, enabling hydrogen production from renewable energy and water, and the transformation of waste CO2 into valuable fuels and chemicals. However, these multi-step reactions take place at triple-phase boundaries which are challenging to experimentally access, limiting our understanding and thus ability to rationally design improved electrocatalysts. OPERATE will deliver new capabilities to observe the chemical state, intermediate species and underlying reaction mechanisms at these triple-phase boundaries under realistic reaction conditions, to inform the development of earth-abundant electrocatalysts for sustainable chemical production. Operando X-ray spectroscopy approaches will be developed to observe solid-liquid and solid-gas boundaries under high current-density and mass-transport regimes, using nano porous membranes to separate liquid and gas phases. Combinatorial screening of multicomponent nanoparticles, combined with high throughput electrochemical testing will enable mapping of the electrochemical and compositional parameter space such that operando characterisation can obtain the most detailed mechanistic insights. Control of composition, phase and size of multicomponent nanoparticles will tune the extent to which lattice oxygen participates in the oxygen evolution reaction, and the presence of synergistic sites to guide CO2 reduction towards desired products. In contrast to previous approaches, electrolyser-relevant current densities and mass-transport regimes will be used throughout the catalyst screening process to ensure translation to scaled-up devices, which will be confirmed using advanced operando studies with newly developed zero-gap electrolyser formats. OPERATE will thereby accelerate the development of electrocatalysts for gas-evolving and gas-consuming reactions, by revealing and understanding the underlying reaction mechanisms to inform rational catalyst design.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

Palabras clave

Programa(s)

Tema(s)

Régimen de financiación

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Convocatoria de propuestas

(se abrirá en una nueva ventana) ERC-2025-COG

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Institución de acogida

THE CHANCELLOR, MASTERS AND SCHOLARS OF THE UNIVERSITY OF OXFORD
Aportación neta de la UEn
€ 2 323 800,00
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
€ 2 323 800,00

Beneficiarios (1)