Tilbake til søkeresultatene

ENERGIX-Stort program energi

SunUP - Solar photochemical H2 production through novel routes

Alternativ tittel: SunUP - Fotokjemisk hydrogen fra sollys gjennom nye metoder

Tildelt: kr 2,0 mill.

Hydrogen er en sentral energibærer i det grønne skiftet. Men hvor miljøvennlig det er avhenger helt av måten det produseres på. En av de aller mest miljøvennlige måtene vil være å framstille hydrogen direkte fra sollys og splitting av vann: Fotokjemisk hydrogenproduksjon. Dessverre er det spesielt én stor barriere som stopper dette løpet i dag. De materialene som er gode til å fotokjemisk splitte vann absorberer svært lite av sollyset. Titanoksid er et slikt materiale, og utnytter kun UV-lys. Å bruke sollys med disse materialene er derfor svært ineffektivt og dyrt. Materialene passer rett og slett ikke godt sammen med sollys. I dette prosjektet snur vi problemet. Det er ikke materialet som ikke passer til sollyset, det er sollyset som ikke passer til materialet. La oss fikse på sollyset i stedet. For å gjøre dette bruker vi et prinsipp kalt oppkonvertering for å gjøre om synlig sollys til UV som driver fotokatalysen. Oppkonvertering har vært forsket på siden 1960-tallet og brukes i dag i mange teknologier, men ingen har så langt fått til effektiv oppkonvertering av sollys. For å få til oppkonverting av sollys trenger systemet en hjelpende hånd som kan absorbere sollyset og gi det videre til oppkonverteringssystemet, en såkalt sensitizer. Det har vist seg vanskelig å finne en sensitizer som er godt egnet og enda mindre som lar seg kombinere med oppkonverteringsmaterialet. Det er her løsningen vår ligger. Og når vi effektivt kombinerer sensitizere med oppkonverteringsmaterialer så baner det vei til radikalt nye muligheter for å endre på lys ved bruk av oppkonvertering. Gode sensitizer-molekyler må absorbere sollyset godt og i tillegg ha noen egenskaper som gjør at de lett kan plasseres i strukturen der vi ønsker det. Vi har utarbeidet strategier for å idenfisere, designe og karakterisere slike sensitizere og er i gang med å karakterisere de første prøvene.

The aim of this project is to radically improve solar hydrogen production, by developing materials that effectively turn visible light into UV light. High energy photons can drive chemical reactions, destroy DNA and split water into its elements. Utilizing this force allows us to produce green hydrogen from light and water alone, through photocatalysts like TiO2. Green hydrogen is a core concept in EU’s Green Deal where it acts as cornerstone in decarbonizing the energy system. This usually means using renewable energy to run electrolysis of water. Solar photochemical hydrogen on the other hand eliminates the electrolysis step altogether. However, the amount of UV in sunlight is too small to effectively drive the photocatalysts directly. Decades of research have focused on increasing the photocatalysts absorption of sunlight, unfortunately often at the expense of chemical conversion efficiency. If we instead could effectively convert sunlight to UV, we can use already well-established photocatalysts like TiO2 that have a high chemical efficiency but limited utilization of sunlight. By efficient and broadband upconversion of visible sunlight to UV, SunUP will radically enhance the efficiency of solar-to-hydrogen production by combining the high hydrogen production efficiency of photocatalysts such as TiO2 with a novel sensitized upconversion nanocomposite materials.

Aktivitet:

ENERGIX-Stort program energi