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Enabling Eco-friendly innovation in Chromium electroplating with molecular dynamics simulations

Projektbeschreibung

Nachhaltige Galvanotechnik durch molekulare Simulation realisieren

Da die Industrie nach umweltfreundlicheren Alternativen zu gefährlichen Chemikalien sucht, kommt der Entwicklung nachhaltiger Galvanisierungstechnologien große Bedeutung zu. Dadurch lassen sich Umweltbelastungen verringern, ohne auf hochleistungsfähige Metallbeschichtungen verzichten zu müssen. Vor diesem Hintergrund zielt die Arbeit des EU-finanzierten Projekts EcoChromium darauf ab, eine sicherere und nachhaltigere Chromgalvanisierung zu ermöglichen, bei der krebserregendes Cr(VI) durch umweltfreundliche Verfahren auf Cr(III)-Basis ersetzt wird. Mithilfe fortgeschrittener Molekulardynamik-Simulationen untersucht das Projektteam, wie dichte ionische Lösungsmittel den Chromionentransport an Elektrodengrenzflächen beeinflussen. Dabei handelt es sich um einen entscheidenden Faktor für eine effiziente Galvanotechnik. Um die Abhängigkeit von Ansätzen nach dem Prinzip Versuch und Irrtum zu verringern, wird das Projektteam präzise Berechnungsmodelle entwickeln, mit denen sich Ergebnisse experimentell vorhersagen und validieren lassen. Zu guter Letzt werden projekteigene Werkzeuge und Erkenntnisse bereitgestellt, die gebraucht werden, um Europas Null-Schadstoff-Aktionsplan den Weg zu bereiten.

Ziel

Enabling Eco-friendly innovation in Chromium electroplating with molecular dynamics simulations (EcoChromium) addresses the need for an alternative to cancerogenic Cr(VI) in chrome electroplating. The project investigates the behavior of Cr(III) in dense ionic solvents (DIS) using computer simulations. The scientific aim is to understand how the layering of DIS at the electrode interface influences the permeability to Cr(III) ions – a hypothetically major factor for achieving successful electrodeposition. This work establishes a computational workflow to predict this permeability, reducing the need for extensive experimental screening.
The planned work involves creating and validating accurate force fields for chromium-containing systems. Subsequently, the potential-dependent layering of DIS at electrode interfaces will be simulated. The potential of mean force (PMF) for Cr(III) ions will be computed to quantify interface permeability, thus, enabling the identification of optimal DIS compositions. This computational work will be followed by experimental validation to verify the core hypothesis.
The expected outputs include a benchmark dataset for chromium and DIS, an open-source MD simulation toolkit for modeling interfacial electrochemistry, and a mechanistic understanding of the electroplating process. These outputs will accelerate the development of eco-friendly electroplating methods for a wide range of metals, supporting the European Union's Zero-Pollution Action Plan.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

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

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-WIDERA-2025-TALENTS-01

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Koordinator

LATVIJAS UNIVERSITATE
Netto-EU-Beitrag
€ 177 110,88
Gesamtkosten
Keine Daten

Partner (1)