Project

Notre manque actuel de sources d'énergie fiables et le réchauffement climatique sont les plus grandes menaces écologiques auxquelles nous sommes confrontés aujourd'hui. Le soleil est une source majeure d'énergie capable de répondre à la demande actuelle d'énergie. Dans ce domaine, la photosynthèse artificielle convertit directement l'énergie solaire en carburant grâce à la formation de composés riches en énergie, comme l'hydrogène. La division de l'eau peut être divisée en deux demi-réactions: l'oxydation et la réduction. Les semi-conducteurs sont robustes et sont bien connus pour présenter des propriétés d'absorption et électriques fiables, qui en font des bons candidats comme absorbeurs de lumière dans une cellule photo-électro-chimique. Cependant, plus de travail est nécessaire pour trouver et optimiser un matériau approprié et des combinaisons de matériaux pour obtenir hydrogène en utilisant efficacement l'énergie solaire. La nano structuration peut être très avantageuse pour plusieurs raisons fondamentales et pratiques. En raison de la gestion de la lumière à l'échelle nanométrique, les propriétés des nano fils semi-conducteurs indiquent que l'efficacité de la conversion de l'énergie solaire en chimique peut être obtenue en utilisant moins de matière et dessins alternatifs. La présente proposition traite de l'utilisation de nano fils semi-conducteurs photo-anodes et cathodes pour la conversion de l'énergie solaire en combustibles chimiques. L'approche du projet est basée sur la photo-électrochimie à l'échelle nanométrique, en utilisant des méthodes expérimentales nouvellement disponibles. Le projet englobe les principaux problèmes dans le domaine de la dissociation de l'eau par l'énergie solaire. Le projet s'inscrit dans l'équilibre entre les deux domaines, l'énergie solaire et de la nanotechnologie.  Études in-situ des processus locaux à l'échelle nanométrique implique l'effort interdisciplinaire qui est entre la physique fondamentale, la chimie et les phénomènes physiques et les nouvelles technologies

Our current lack of reliable sources of energy and global warming are perhaps the biggest environmental threats we face at present. The Sun is one of the largest sources of clean energy capable of satisfying the Planet’s current power demand. In this regard, artificial photosynthesis converts solar energy directly into fuel through the formation of energy-rich compounds such as hydrogen. The splitting of water (2H₂O -> O₂+2H₂) is one the key energy-storage reactions and can be divided into its two half reactions: oxidation and reduction. Semiconductors are robust and are well-known to exhibit reliable absorption and electric properties, which makes them good candidates as light absorbers in a photo-electro-chemical cell. However, work is still needed to find and optimize the right material and material combinations for enabling highly efficient solar water splitting. Nanostructuring can be very advantageous, for several fundamental and practical reasons. Due to their intrinsic light management at subwavelength scales, semiconductor nanowires properties indicate that large conversion efficiencies can be obtained by using much less material than with alternate designs. This proposal focuses on the use of semiconductor nanowires as photo-anode and cathodes for solar energy conversion into chemical fuel; the approach is based on photo-electrochemistry conducted at the nanoscale, using newly available experimental methods. The project tackles the main problems remaining in the field of solar based water splitting. The proposed research falls into the engagement between two fields, solar energy and nanotechnology. In-situ studies of local processes at the nanoscale are of great importance for the progress in the energy-related technology. Understanding local processes involves an interdisciplinary effort that lies between fundamental physics, chemistry and novel physical phenomena and technology.