Förnybara bränslen från solljus, vatten och CO2 med hjälp av icke-ädelmetallkatalysatorer

Viktiga resultat som projektet gav

Medan fotoelektrodmaterialen i de flesta solbränsleceller är baserade på få ädelmetaller, främst iridium, syftade projektet till att tag fram katalysatorer baserade på första radens övergångsmetaller. Specifikt har projektet designat och tillverkat vattenoxidations- och CO2-reduktionskatalysatorer baserade på järn, den vanligaste övergångsmetallen på jorden. Ligandfamiljen som används kan lätt erhållas i en-kärlssyntes med utgångspunkt från billiga kemikalier under milda förhållanden.

Långsiktiga effekter som förväntas

Den globala strävan att ersätta fossila bränslen med förnybara energikällor har skapat ett kritiskt behov av att utveckla avancerade energiomvandlingsmetoder. Artificiell fotosyntes, där solljus används som en praktiskt taget oändlig energikälla och rikligt förekommande substrat som en billig elektronkälla för CO2-reduktion, har dykt upp som en möjlig väg mot kolneutralitet. Projektet har designat och tillverkat ljuskänsliga material för omvandling av solenergi, vatten och CO2 till bränslen. Materialen är återvinningsbara, miljövänliga och billiga, vilket är en viktig förutsättning för solbränslecellers skalbarhet.

Upplägg och genomförande

Det första steget i designprocessen var valet av lämpliga katalysatorer för de kritiska reaktionerna som är involverade i bränsleceller: vattenoxidation och CO2-reduktion. För att förbättra den katalytiska prestandan hos de Fe-baserade fotoelektroderna, designades ligander som stabiliserar Fe-centret och optimerar dess katalytiska aktivitet. Implementeringsfasen involverade tillverkning av fotoelektroder, med användning av förankringstekniker. De testades i vattenoxidation och CO2-reduktionsreaktioner under simulerat solljus.

Externa länkar

Project web page at the Uppsala University website