Opis projektu
Inspirowane naturą podejście do konwersji energii słonecznej w dające się magazynować paliwo wodorowe
Pierwszym etapem w procesie fotosyntezy u roślin jest absorpcja energii przez kompleksy zbierające światło. Te kompleksy pigmentowo-białkowe absorbują i z dużą szybkością oraz wydajnością transportują energię do centrów reakcji – miejsc, w których odbywa się konwersja energii słonecznej. Zainspirowani tym naturalnym procesem naukowcy z finansowanego ze środków UE projektu BioInspired_SolarH2 chcą stworzyć metodami inżynieryjnymi sztuczne systemy konwertujące energię słoneczną w czyste i odnawialne paliwo jakim jest wodór. W tym celu skonstruują oni wydajne moduły chromoforowo-białkowe korzystające ze zjawiska koherencji dla zapewnienia wydajnego zbierania i konwersji energii słonecznej. Zastosują również metody spektroskopii w stanie ustalonym z rozdzielczością czasową. Dające się magazynować paliwo wodorowe ma szansę zastąpić paliwa kopalne.
Cel
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.
Dziedzina nauki
- engineering and technologyenvironmental engineeringenergy and fuelsrenewable energysolar energy
- natural scienceschemical sciencesorganic chemistry
- natural sciencesbiological sciencessynthetic biology
- natural scienceschemical scienceselectrochemistryelectrolysis
- engineering and technologyenvironmental engineeringenergy and fuelsrenewable energyhydrogen energy
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-STG - Starting GrantInstytucja przyjmująca
43007 Tarragona
Hiszpania