Projektbeschreibung
Neuartige photoelektrochemische Zelle für eine effiziente Umwandlung von Sonnenlicht in chemische Energie
Photoelektrochemische Zellen, welche die Photosynthese nachahmen, sind direkte Systeme zur Umwandlung von Sonnenlicht in gespeicherte chemische Energie. Sie erfordern keine unnötigen Schritte wie die Umwandlung von Sonnenlicht in Elektrizität. Trotz ihres Potenzials absorbieren aktuelle photoelektrochemische Zellen Sonnenlicht sehr ineffizient und enthalten meist nicht häufig vorkommende oder hochgiftige Elemente. Zur Lösung dieses Problems zielt das EU-finanzierte Projekt LICROX auf die Einführung einer neuen photoelektrochemischen Zelle mit drei komplementären lichtabsorbierenden Elementen ab, welche die Wasseroxidation und die CO2-Reduktion vorantreiben. Letztere bestehen aus einer Tandemanordnung, die Kupfer-Nanokatalysatoren mit molekularen Katalysatoren aus reichlich vorhandenen Elementen kombinieren. Die branchenführenden Verbindungen werden zur Validierung mehrerer Lichteinfangmechanismen verwendet, um die Lichtsammeleffizienz von photoelektrochemischen Zellen zu verbessern. Das Projekt wird den Weg für eine neue skalierbare Technologie für erneuerbare Energien ebnen, die Sonnenlicht effizient in gespeicherte chemische Energie umwandelt.
Ziel
Photoelectrochemical cells (PECs) that mimic photosynthesis belong to the group of direct systems for converting sunlight to stored chemical energy. Common to those is the potential to become more efficient and cost effective because, unlike indirect ones, they do not involve unnecessary steps such as the sunlight to electricity conversion. Despite their greater potential, there is yet no direct conversion device that works on any technological scale. Indeed, there seems to be a large barrier linked to a poor PEC efficiency in absorbing sunlight and driving the catalysis for water oxidation (WO) and selective CO2 reduction (CO2R) to carbon-based compounds to store chemical energy. In addition, most PEC designs incorporate non-abundant or highly toxic elements precluding their future use at a larger scale.
In LICROX we will implement a new PEC type incorporating three complementary light absorbing elements driving WO and CO2R. The latter consists of a tandem assembly that combines Cu nanocatalysts with molecular catalysts made of only abundant elements. The best-in-class transition metal oxides for the photo -anode and -cathode semiconductors will be used in the PEC to validate several light trapping mechanisms which have been proven to be very effective in boosting the light harvesting efficiency in thin film solar cells. To accelerate the endeavor of converting the triple junction PEC proposed into a working technology for transforming light and CO2 into compounds capable of storing chemical energy, LICROX brings together an interdisciplinary team of scientists with a comprehensive expertise in materials chemistry, semiconductor physics, electrochemistry, and photonics from EPFL, TUM, ICIQ and ICFO. Designing a strategy by DBT to overcome societal resistance, LICROX will set the route for a new scalable renewable energy technology to be initially pushed towards an industrial implementation and commercialization by AVA, HST and a newly developed spin-off from ICFO.
Wissenschaftliches Gebiet
- engineering and technologyenvironmental engineeringenergy and fuelsrenewable energy
- natural scienceschemical sciencesinorganic chemistryinorganic compounds
- natural scienceschemical scienceselectrochemistryelectrolysis
- engineering and technologymaterials engineeringcoating and films
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicssemiconductivity
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
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H2020-EIC-FETPROACT-2019
Finanzierungsplan
RIA - Research and Innovation actionKoordinator
43007 Tarragona
Spanien