Projektdaten

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Optische In-situ-Spektroskopie; III-V-Epitaxie; Festkörper-Elektrolyt-Grenzfläche

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Die Reduktion des in die Atmosphäre gelangenden Kohlendioxids mittels eines geschlossenen Kohlenstoff-Kreislaufs unter Ausnutzung erneuerbarer Energiequellen ist ein wichtiger Baustein für die regenerative Energieversorgung der Zukunft. In ihrem Projektvorschlag DEPECOR streben die Verbundpartner die Entwicklung eines Prototypen an, der CO2 durch unassistierte, Sonnenlicht-induzierte Photoelektrokatalyse in einem integrierten Bauteil effizient reduziert und in Kohlenwasserstoffe als Energieträger konvertiert. Der vorgeschlagene systemische Ansatz ist interdisziplinär und innovativ. Sein Alleinstellungsmerkmal ist die Kombination aus bereits in der Photovoltaik etablierten, hocheffizienten Mehrfachabsorber-Strukturen mit gezielten Modifizierungen der kritischen Grenzflächen sowie durch Korrosionsschutzschichten und Katalysatoren. Für eine effiziente Katalyse werden dabei Elektrokatalysatoren mit hoher Selektivität spezifisch ausgewählt und weiterentwickelt. Neben der Reduktion des CO2 beinhaltet die angestrebte photoelektrochemische Gesamtreaktion auch die Sauerstoffentwicklung. Beide Teilreaktionen laufen simultan ab und die Gesamtreaktion benötigt bisher höhere Überspannungen, als dies für die effiziente photoinduzierte Wasserspaltung der Fall ist. Daher wird hier die Photospannung durch Mehrfachabsorber mit drei oder mehr Teilzellen bereit gestellt, wodurch das Sonnenspektrum effizienter genutzt werden kann als bei Einzelabsorbern. Zur erfolgreichen Entwicklung eines Systems, das TRL 4-5 erreichen soll, werden Forschung und Entwicklung in parallel ablaufende Entwicklungsstränge gegliedert und in der Entwicklung eines Prototyps zusammengeführt. Damit unterstützt DEPECOR den Weg zu einer „green economy“, trägt zur Vermeidung von Umweltbelastungen, zur Dekarbonisierung, zur Energie- und Rohstoffwende sowie zur Senkung des atmosphärischen Treibhausgasgehalts.