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Engineering Bio-Inspired Systems for the Conversion of Solar Energy to Hydrogen

Projektbeschreibung

DEENESFRITPL

Nach Vorbild der Biologie Sonnenenergie in speicherbaren Wasserstoff umwandeln

Der Prozess der pflanzlichen Photosynthese beginnt mit der Energieabsorption durch die Lichtsammelkomplexe. Diese Pigment-Protein-Komplexe können mit hoher Geschwindigkeit und Effizienz Energie aufnehmen und an das Reaktionszentrum, den Ort der Sonnenenergieumwandlung, weiterleiten. Inspiriert von diesem natürlichen Prozess verfolgt das EU-finanzierte Projekt BioInspired_SolarH2 das Ziel, künstliche Systeme zu entwickeln, die Sonnenenergie in Wasserstoff, einen sauberen und erneuerbaren Brennstoff, umwandeln können. Zu diesem Zweck werden die Forschenden robuste Chromophor-Protein-Einheiten konstruieren, die Kohärenz ausnutzen können, um effizientes Sammeln und Umwandeln von Sonnenenergie zu gewährleisten. Um diese Systeme weiter zu erforschen, werden stationäre und zeitaufgelöste Spektroskopieverfahren zum Einsatz kommen. Speicherbarer Wasserstoff gilt als vielversprechender möglicher Ersatz für fossile Brennstoffe.

Ziel

With this proposal, I aim to achieve the efficient conversion of solar energy to hydrogen. The overall objective is to engineer bio-inspired systems able to convert solar energy into a separation of charges and to construct devices by coupling these systems to catalysts in order to drive sustainable and effective water oxidation and hydrogen production.

The global energy crisis requires an urgent solution, we must replace fossil fuels for a renewable energy source: Solar energy. However, the efficient and inexpensive conversion and storage of solar energy into fuel remains a fundamental challenge. Currently, solar-energy conversion devices suffer from energy losses mainly caused by disorder in the materials used. The solution to this problem is to learn from nature. In photosynthesis, the photosystem II reaction centre (PSII RC) is a pigment-protein complex able to overcome disorder and convert solar photons into a separation of charges with near 100% efficiency. Crucially, the generated charges have enough potential to drive water oxidation and hydrogen production.

Previously, I have investigated the charge separation process in the PSII RC by a collection of spectroscopic techniques, which allowed me to formulate the design principles of photosynthetic charge separation, where coherence plays a crucial role. Here I will put these knowledge into action to design efficient and robust chromophore-protein assemblies for the collection and conversion of solar energy, employ organic chemistry and synthetic biology tools to construct these well defined and fully controllable assemblies, and apply a complete set of spectroscopic methods to investigate these engineered systems.

Following the approach Understand, Engineer, Implement, I will create a new generation of bio-inspired devices based on abundant and biodegradable materials that will drive the transformation of solar energy and water into hydrogen, an energy-rich molecule that can be stored and transported.

Wissenschaftliches Gebiet

Programm/Programme

Thema/Themen

Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

ERC-2018-STG

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Finanzierungsplan

ERC-STG - Starting Grant

Gastgebende Einrichtung

FUNDACIO PRIVADA INSTITUT CATALA D'INVESTIGACIO QUIMICA
Netto-EU-Beitrag
€ 1 500 000,00
Adresse
AVENIDA PAISSOS CATALANS 16
43007 Tarragona
Spanien

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Region
Este Cataluña Tarragona
Aktivitätstyp
Research Organisations
Links
Gesamtkosten
€ 1 500 000,00

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Letzte Aktualisierung: 24 August 2022

Mein Booklet

Permalink: https://cordis.europa.eu/project/id/805524/de

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