Новые фотоактивные наноматериалы для интегрированных экологических и энергетических применений

Целью проекта является разработка инновационных интегрированных систем, совмещающих очистку окружающей среды от загрязняющих веществ и производство возобновляемой энергии (химического топлива) в результате фотохимического преобразования солнечной энергии с помощью целенаправленно созданных новых высокоэффективных фотокатализаторов. Достижение поставленной цели проекта требует решения 4 основных групп задач (work packages, WP). WP1 - Первая группа задач направлена на реализацию контролируемого синтеза новых гетероструктурных и нанокомпозитных фотоактивных материалов, а также формирования тонких пленок на их основе. WP2 - Вторая группа задач направлена на исследование и применение синтезированных материалов в процессах фотохимического окислительного цикла при разложении газообразных загрязняющих веществ. WP3 - Третья группа задач направлена на исследование и применение синтезированных материалов в процессах фотохимического восстановительного цикла, ориентированных на преобразование солнечной энергии в топливо и химическое сырье. С использованием синтезированных материалов будут проведены фотоэлектрохимические исследования по фотовосстановлению углекислого газа и воды до высокоэнергетических химических продуктов с добавленной стоимостью (таких как метан, метанол и водород). WP4 - Четвертая группа задач сфокусирована на создании интегрированных систем на основе новых фотоактивных материалов для одновременной реализации процессов разложения загрязнений окружающей среды (окислительный цикл) и производства высокоэнергетических продуктов (восстановительный цикл) в результате преобразования солнечной энергии. Будут сконструированы два типа систем: однокамерные фотохимические каталитические реакторы и фотоэлектрохимические тандемные ячейки с разделением окислительных и восстановительных циклов фотопроцессов. Целевые параметры системы: плотность тока на освещаемую площадь поверхности – 1 мА/см2; квантовая эффективность по получению водорода – 5 %, по конверсии СО2 – 1%; эффективность процесса окисления – 10 – 15 %. Таким образом, выполнение поставленных задач и достижение цели проекта позволит создать эффективные системы для реализации технологии одновременной очистки окружающей среды от загрязнений и получения высокоэнергетических продуктов (солнечного топлива) за счет преобразования солнечной энергии.