Izboljšava učinkovitosti sistemov za pretvorbo in shranjevanje energije s pomočjo 2D modificiranih elektrokemijskih faznih mej

Ker svetovno prebivalstvo še naprej narašča, se povpraševanje po energiji eksponentno povečuje, kar predstavlja pomemben izziv za sodobno družbo. Trenutna odvisnost od fosilnih goriv za izpolnitev tega povpraševanja je povzročila povečanje emisij toplogrednih plinov, kar je prispevalo k globalnemu segrevanju, krizi s hujšimi posledicami za planet. Potreba po alternativnih in čistejših načinih proizvajanja, zajemanja in uporabe energije še nikoli ni bila tako kritična. Ta projekt se ukvarja z globalnimi izzivi naraščajočega povpraševanja po energiji in potrebo po prehodu na alternativne in trajnostne vire energije. Naslavljamo škodljiv vpliv izgorevanja fosilnih goriv na globalno segrevanje preko potencialnih rešitev za prehod na čistejše in trajnostne vire energije, vključno z obnovljivimi viri pretvorbe in shranjevanja energije. Nenazadnje je iskanje alternativnih in čistejših načinov proizvajanja, zajemanja in uporabe energije ključno za zagotovitev trajnostne prihodnosti za človeštvo in planet. Elektrokemija vključuje proučevanje reakcij, ki pretvarjajo kemijsko energijo v električno energijo ali obratno. Te reakcije so prisotne povsod v našem vsakdanjem življenju, od fotosinteze rastlin do proizvodnje industrijskih materialov, kot sta aluminij in titan. Elektrokemične reakcije so bistvenega pomena za številne tehnologije, vključno z galvanizacijo, detektorji CO, gorivnimi celicami in Li-ionskimi baterijami. Vendar pa je ob naraščajoči energetski in podnebni krizi ključno zmanjšati našo porabo energije in ogljičnega odtisa, pri čemer postajajo elektrokemične tehnologije za shranjevanje in pretvorbo energije ključne za doseganje trajnostne prihodnosti. Te tehnologije, vključno z gorivnimi celicami, elektrolizatorji, baterijami in fotoelektrokemičnimi napravami, so na čelu te preobrazbe. Čeprav so večinoma v uporabi že skoraj stoletje, še zdaleč niso dosegli svojega polnega potenciala, kot ga določajo termodinamični zakoni. Njihova uspešnost je skoraj v celoti odvisna od elektrokemične fazne meje med elektronskim prevodnikom (elektrodo) in ionskim prevodnikom (elektrolitom). Ta projekt cilja na razvoj novega razreda elektrokemijskih faznih mej z modificiranjem tradicionalne meje med elektrodo in elektrolitom z 2D arhitekturami (2DA). Ti vmesniki bodo imeli edinstvene fizikalne in kemijske lastnosti, ki se lahko prilagodijo po potrebi. Novi elektroda-2DA-elektrolit fazne meje bodo selektivno omogočale določenim specijam iz elektrolita, da dosežejo površino elektrode, medtem ko bodo izključile neželene ione in molekule. To bo privedlo do bolj aktivnih, stabilnih in selektivnih vmesnikov, kar bo pozitivno vplivalo na delovanje naprav za shranjevanje in pretvorbo energije. Bolj natančno bomo izboljšali aktivnost platine kot katalizatorja za redukcijo kisika v gorivni celici na fosforno kislino, stabilnost anodnega/elektrolitnega vmesnika v Li-ionski bateriji in selektivnost elektrolitske redukcije CO2 na C2 produkte.