Skip to main content

An Artificial Leaf: a photo-electro-catalytic cell from earth-abundant materials for sustainable solar production of CO2-based chemicals and fuels

Cel

A novel concept for a photo-electro-catalytic (PEC) cell able to directly convert water and CO2 into fuels and chemicals (CO2 reduction) and oxygen (water oxidation) using exclusively solar energy will be designed, built, validated, and optimized. The cell will be constructed from cheap multifunction photo-electrodes able to transform sun irradiation into an electrochemical potential difference (expected efficiency > 12%); ultra-thin layers and nanoparticles of metal or metal oxide catalysts for both half-cell reactions (expected efficiency > 90%); and stateof- the-art membrane technology for gas/liquid/products separation to match a theoretical target solar to fuels efficiency above 10%. All parts will be assembled to maximize performance in pH > 7 solution and moderate temperatures (50-80 ºC) as to take advantage of the high stability and favorable kinetics of constituent materials in these conditions. Achieving this goal we will improve the state-of-the-art of all components for the sake of cell integration:

1) Surface sciences: metal and metal oxide catalysts (crystals or nanostructures grown on metals or silicon) will be characterized for water oxidation and CO2 reduction through atomically resolved experiments (scanning probe microscopy) and spatially-averaged surface techniques including surface analysis before, after and in operando electrochemical reactions. Activity and performance will be correlated to composition, thickness, structure and support as to determine the optimum parameters for device integration.

2) Photoelectrodes: This unique surface knowledge will be transferred to the processing of catalytic nanostructures deposited on semiconductors through different methods to match the surface chemistry results through viable up-scaling processes. Multiple thermodynamic and kinetic techniques will be used to characterize and optimize the performance of the interfaces with spectroscopy and photo-electrochemistry tools to identify best matching between light absorbers and chemical catalysts along optimum working conditions (pH, temperature, pressure).

3) Modeling: Materials, catalysts and processes will be modeled with computational methods as a pivotal tool to understand and to bring photo-catalytic-electrodes to their theoretical limits in terms of performance.

The selected optimum materials and environmental conditions as defined from these parallel studies will be integrated into a PEC cell prototype. This design will include ion exchange membranes and gas diffusion electrodes for product separation. Performance will be validated in real working conditions under sun irradiation to assess the technological and industrial relevance of our A-LEAF cell.

Zaproszenie do składania wniosków

H2020-FETPROACT-2016-2017

Zobacz inne projekty w ramach tego zaproszenia

Szczegółowe działanie

FETPROACT-2016

Koordynator

FUNDACIO PRIVADA INSTITUT CATALA D'INVESTIGACIO QUIMICA
Wkład UE netto
€ 879 712,50
Adres
Avenida Paissos Catalans 16
43007 Tarragona
Hiszpania

Zobacz na mapie

Region
Este Cataluña Tarragona
Rodzaj działalności
Research Organisations
Finansowanie spoza UE
€ 0,00

Uczestnicy (14)

EIDGENOESSISCHE TECHNISCHE HOCHSCHULE ZUERICH
Szwajcaria
Wkład UE netto
€ 855 935,00
Adres
Raemistrasse 101
8092 Zuerich

Zobacz na mapie

Region
Schweiz/Suisse/Svizzera Zürich Zürich
Rodzaj działalności
Higher or Secondary Education Establishments
Finansowanie spoza UE
€ 0,00
UNIVERSITEIT LEIDEN
Niderlandy
Wkład UE netto
€ 619 188,75
Adres
Rapenburg 70
2311 EZ Leiden

Zobacz na mapie

Region
West-Nederland Zuid-Holland Agglomeratie Leiden en Bollenstreek
Rodzaj działalności
Higher or Secondary Education Establishments
Finansowanie spoza UE
€ 0,00
FUNDACION IMDEA NANOCIENCIA
Hiszpania
Wkład UE netto
€ 618 125,00
Adres
Calle Faraday 9 Ciudad Universitaria De Cantoblanco
28049 Madrid

Zobacz na mapie

Region
Comunidad de Madrid Comunidad de Madrid Madrid
Rodzaj działalności
Research Organisations
Finansowanie spoza UE
€ 0,00
ECOLE POLYTECHNIQUE FEDERALE DE LAUSANNE
Szwajcaria
Wkład UE netto
€ 952 272,50
Adres
Batiment Ce 3316 Station 1
1015 Lausanne

Zobacz na mapie

Region
Schweiz/Suisse/Svizzera Région lémanique Vaud
Rodzaj działalności
Higher or Secondary Education Establishments
Finansowanie spoza UE
€ 0,00
TECHNISCHE UNIVERSITAET WIEN
Austria
Wkład UE netto
€ 547 612,50
Finansowanie spoza UE
€ 0,00
UNIVERSITAT JAUME I DE CASTELLON
Hiszpania
Wkład UE netto
€ 443 770,00
Adres
Avenida Vicent Sos Baynat S/n
12006 Castellon De La Plana

Zobacz na mapie

Region
Este Comunitat Valenciana Castellón/Castelló
Rodzaj działalności
Higher or Secondary Education Establishments
Finansowanie spoza UE
€ 0,00
IMPERIAL COLLEGE OF SCIENCE TECHNOLOGY AND MEDICINE
United Kingdom
Wkład UE netto
€ 488 522,50
Adres
South Kensington Campus Exhibition Road
SW7 2AZ London

Zobacz na mapie

Region
London Inner London — West Westminster
Rodzaj działalności
Higher or Secondary Education Establishments
Finansowanie spoza UE
€ 0,00
TECHNISCHE UNIVERSITAT DARMSTADT
Niemcy
Wkład UE netto
€ 686 250,00
Adres
Karolinenplatz 5
64289 Darmstadt

Zobacz na mapie

Region
Darmstadt Darmstadt, Kreisfreie Stadt
Rodzaj działalności
Higher or Secondary Education Establishments
Finansowanie spoza UE
€ 0,00
FORSCHUNGSZENTRUM JULICH GMBH
Niemcy
Wkład UE netto
€ 537 366,25
Finansowanie spoza UE
€ 0,00
UNIVERSITE DE MONTPELLIER
Francja
Wkład UE netto
€ 529 775,84
Adres
163 Rue Auguste Broussonnet
34090 Montpellier

Zobacz na mapie

Region
Occitanie Languedoc-Roussillon Hérault
Rodzaj działalności
Higher or Secondary Education Establishments
Finansowanie spoza UE
€ 0,00
Podmiot zewnętrzny

Podmiot prawny inny niż podwykonawca, stowarzyszony lub mający inne powiązania prawne z uczestnikiem. Podmiot realizuje prace na podstawie warunków umowy o grant, dostarcza towary lub świadczy usługi związane z działaniem, jednak nie podpisuje umowy o grant. Podmiot zewnętrzny przestrzega zasad i wymogów dotyczących danego uczestnika wynikających z umowy o grant, dotyczących kwalifikowalności kosztów oraz kontroli wydatków.

CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE CNRS
Francja
Wkład UE netto
€ 157 042,91
Finansowanie spoza UE
€ 0,00
CONSORZIO INTERUNIVERSITARIO NAZIONALE PER LA SCIENZA E TECNOLOGIA DEI MATERIALI
Włochy
Wkład UE netto
€ 389 982,50
Finansowanie spoza UE
€ 0,00
Podmiot zewnętrzny

Podmiot prawny inny niż podwykonawca, stowarzyszony lub mający inne powiązania prawne z uczestnikiem. Podmiot realizuje prace na podstawie warunków umowy o grant, dostarcza towary lub świadczy usługi związane z działaniem, jednak nie podpisuje umowy o grant. Podmiot zewnętrzny przestrzega zasad i wymogów dotyczących danego uczestnika wynikających z umowy o grant, dotyczących kwalifikowalności kosztów oraz kontroli wydatków.

UNIVERSITA DEGLI STUDI DI MESSINA
Włochy
Wkład UE netto
€ 187 805,00
Adres
Piazza Pugliatti 1
98122 Messina

Zobacz na mapie

Region
Isole Sicilia Messina
Rodzaj działalności
Higher or Secondary Education Establishments
Finansowanie spoza UE
€ 0,00
COVESTRO DEUTSCHLAND AG
Niemcy
Wkład UE netto
€ 87 500,00
Adres
Kaiser Wilhelm Allee 60
51373 Leverkusen

Zobacz na mapie

Region
Nordrhein-Westfalen Köln Leverkusen, Kreisfreie Stadt
Rodzaj działalności
Private for-profit entities (excluding Higher or Secondary Education Establishments)
Finansowanie spoza UE
€ 0,00