Opis projektu
Opracowanie efektywnego sposobu produkcji paliwa i chemikaliów neutralnych pod względem emisji dwutlenku węgla
Redukcja elektrochemiczna CO2 jest obiecującą technologią umożliwiającą produkcję paliw i substancji chemicznych neutralnych pod względem emisji dwutlenku węgla. Zakłada ona wykorzystanie energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych, jednak elektrokatalizatory prądu sprawiają, że proces ten nie jest atrakcyjny pod względem ekonomicznym. Główną przyczyną takiego stanu rzeczy jest to, że właściwości elektrokatalizatorów potrzebne do redukcji CO2 nie zostały jeszcze dokładnie określone. W związku z tym twórcy finansowanego ze środków UE projektu CO2RR VALCAT zamierzają lepiej zrozumieć właściwości konieczne do wytwarzania wysokiej jakości elektrokatalizatorów, które można by od razu zastosować w pracujących urządzeniach. Aby osiągnąć ten cel, badacze wykorzystają strukturę pasma-d przewodnictwa metali, by dokonać syntezy, wstępnej obróbki i analizy elektrokatalizatorów zbudowanych z różnych metali, a następnie poddać je testom. Dodatkowo twórcy projektu spróbują odkryć, jakie elektrokatalizatory pomogą w identyfikacji stopów metali charakteryzujących się odpowiednim potencjałem.
Cel
Electrochemical carbon dioxide reduction is a promising technology for producing carbon-neutral fuels and chemicals using renewable electricity. Unfortunately, contemporary electrocatalysts lack the activity required to make the process commercially viable. The search for electrocatalysts with superior activity has been hindered by the fact that the electrocatalyst properties required to reduce carbon dioxide have not been definitively identified. Herein, I propose to utilize the d-band structure of a transition metal electrocatalysts as a descriptor for its electrocatalytic activity. The d-band structure of transition metals normally incapable of carbon dioxide reduction will be tuned to resemble those of known electrocatalysts via the formation of strong intermetallic bonds with ionic character. These intermetallic electrocatalysts will be synthesized in a thin film format and transferred into an ultra-high vacuum system where they will be pretreated, characterized, and tested in an inert and integrated environment, enabling the systematic elucidation of the impact of d-band structure on carbon dioxide reduction activity. Following this approach, novel electrocatalysts will be discovered with superior activity to the state-of-the-art electrocatalysts. Once promising intermetallic alloys are identified, their activity will be quantified as a function of their surface atomic density via epitaxial intermetallic thin film growth on crystallographically oriented Si wafers. If undercoordinated surfaces exhibit superior electrocatalytic activity, intermetallic mass-selected nanoparticles will be synthesized and their activity quantified as a function of partizle size. Thus, the proposed research project aims to develope a fundamental understanding of the electrocatalysts properties required to reduce carbon dioxide and exploit these insights to develope superior electrocatalysts that could be immediately employed in working devices.
Dziedzina nauki
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
MSCA-IF-EF-ST - Standard EFKoordynator
2800 Kongens Lyngby
Dania