Obszar badawczy ENERGIA zajmuje się badaniem nowych nanostrukturyzowanych materiałów opartych na nanokompozytach krzemowych (np. nanopręty krzemowe - ZnO, TiO2; PSi-TiO2), węglowych nanomateriałów 1D i 2D wymiarowych (np. nanolaminaty typu TiO2/grafen, α-Fe2O3/MWCNTs) oraz innych materiałów 2D (NbC, Mo2C, TiC, NbN, Mo2N, TiN) dla zastosowań w fotoelektrochemicznym i elektrycznym rozszczepieniu wody.
Zgodnie z oczekiwaniami, otrzymane nanomateriały wykazują nowe, fundamentalne właściwości, które polepszają wydajność fotokatalityczną i własności antykorozyjne stosowanych fotoelektrod. Dlatego, rozszczepienie wody, sztuczna fotosynteza i reakcje wodorowe, innymi słowy generacja paliw chemicznych pozyskiwanych z energii słonecznej i wody stanowi kluczowe wyzwanie nauki XXI wieku. Technologie wodorowe należą do najbardziej innowacyjnych, a ich rozwój jest niezbędny, aby osiągnąć cele gospodarki niskoemisyjnej. Wodór jest nośnikiem energii podobnym do elektryczności ale jego fundamentalną zaletą jest to, że jego przechowywanie i transport może odbywać sie w różnych formach i na różne sposoby. Najtrudniejszym zadaniem w fotokatalitycznej separacji wody jest opracowanie wysokowydajnych fotokatalizatorów zdolnych do absorbowania światła słonecznego w celu rozszczepienia wody (schematyczna reprezentacja pasm energii, przenoszenie ładunków oraz procesów rozszczepienia wody w układzie TiO2/SiNP dla krzemu typu n i p została zaprezentowana na poniższym rysunku).
Zgodnie z oczekiwaniami, otrzymane nanomateriały wykazują nowe, fundamentalne właściwości, które polepszają wydajność fotokatalityczną i własności antykorozyjne stosowanych fotoelektrod. Dlatego, rozszczepienie wody, sztuczna fotosynteza i reakcje wodorowe, innymi słowy generacja paliw chemicznych pozyskiwanych z energii słonecznej i wody stanowi kluczowe wyzwanie nauki XXI wieku. Technologie wodorowe należą do najbardziej innowacyjnych, a ich rozwój jest niezbędny, aby osiągnąć cele gospodarki niskoemisyjnej. Wodór jest nośnikiem energii podobnym do elektryczności ale jego fundamentalną zaletą jest to, że jego przechowywanie i transport może odbywać sie w różnych formach i na różne sposoby. Najtrudniejszym zadaniem w fotokatalitycznej separacji wody jest opracowanie wysokowydajnych fotokatalizatorów zdolnych do absorbowania światła słonecznego w celu rozszczepienia wody (schematyczna reprezentacja pasm energii, przenoszenie ładunków oraz procesów rozszczepienia wody w układzie TiO2/SiNP dla krzemu typu n i p została zaprezentowana na poniższym rysunku).
Wyniki:
- Krzemowe nanopręty pokryte warstwą TiO2 przy użyciu techniki osadzania warstw z precyzją atomową (Atomic Layer Deposition (ALD)) charakteryzują się polepszonymi właściwościami fotoelektrochemicznymi w procesie rozszczepienia wody oraz lepszą stabilnością.
- Wielowarstwy grafen/ZnO wytwarzane z zastosowaniem technik chemicznego osadzania z fazy gazowej; Chemical Vapour Deposition (CVD) oraz ALD mogą być z powodzeniem wykorzystane jako wysoko wydajny materiał do produkcji fotoelektrod.
- Otrzymane materiały węglowe 2D (NbC) wykazują doskonałe właściwości antykorozyjne i katalityczne przy produkcji wodoru.
