Project title: “Photoelectrocatalytic water splitting based on electrocatalyst – carbon nitride”- PECEC

  • Contract no: PD 111/ 2018
  • Contracting authority: UEFISCDI
  • Contractor: Universitatea din Bucuresti
  • Total budget: 299.500 lei

The proposal at hand deals with one of the most exciting field related to water splitting, that is: hydrogen generation via photoelectrocatalytic water splitting as alternative to the electrolysis or thermochemical processes. Life-cycle assessments on electrolysis (classical and polymer electrolyte membrane electrolyzers), thermochemical process and photoelectrolysis show that the last is the greenest method. Traditional photoelectrolysis based on photoelectrochemical cells have low efficiencies and poor solar spectrum compatibility. The efficiency can be increased by adding an electrocatalyst that decreases the overpotential while the solar compatibility can be enhanced by bandgap engineering. The discovery of graphitic carbon nitride as a possible semiconductor for photoelectrochemical water splitting opened the way to tailor carbon nitride for enhanced solar spectrum compatibility and use it together with an electrocatalyst to increase the overall efficiency. The goal of this project is to produce graphitic carbon nitride – electrocatalyst materials with enhanced photoelectrochemical activity for water oxidation.

Coordonator proiectUniversitatea din Bucuresti prin Facultatea de FizicaCentrul de Cercetare 3NANO-SAE

Universitatea din Bucureşti, cea mai mare şi prestigioasă instituţie academică, are peste 140 de ani de experienţă şi expertiză în educaţie şi în cercetare, recent primind titlul de “Universitatea cu activitate de cercetare cea mai intensă”. În 2007, un sondaj al revistei “The times Higher Education Supplement” a plasat Universitatea din Bucureşti în top 500 cele mai prestigioase universităţi. Organizată în Facultăţi şi Departamente, îşi desfăşoară activităţile pe trei programe de studii, programe de Master (117) şi 21 de şcoli doctorale cu 300 de supraveghetori şi 3000 de doctoranzi. Centrul de Cercetare-Dezvoltare 3Nano-SAE, situat în Facultatea de Fizică, department cu activităţi de cercetare în biosenzori, nanoelectronica, tehnologia pilelor de combustie, sisteme de hidrogen, sisteme de energie hibride, coordonator al Şcolii Doctorale şi a Şcolii Postdoctorale Pile de Combustie şi Stocare de Hidrogen . Infrastructura este alcatuită din laboratoare: testarea de pile de combustie, generarea şi stocarea de hidrogen, pile de biocombustie, ingineria sistemelor de energie hibride, caracterizarea de materiale (Charm), Chimia Plasmei, Fotorezisti, şi tehnologia printării polimerilor (PCPT), chimie avansată de sinteză şi depunere a polimerilor (APSC). Exista facilităţi extinse şi unice în campusul din cadrul Facultăţii de Fizică necesare pentru a îndeplini sarcinile de cercetare propuse acoperind metode de sinteză, procesare, şi caracterizare de materiale cum ar fi semiconductori, polimeri, nanocompozite. Interesele de cercetare includ nanomateriale conveţionale şi inovatoare, structuri şi dispozitive necesare în proiectarea de pile de combustie, senzori (chimici, electrochimici) care acoperă tehnici şi metode de polimerizare în plasmă, polimerizare electrochimică, fluide supercritice, sol-gel, materializate într-o mare listă de proiecte/colaborări: 9 proiecte internaţionale şi 35 de proiecte naţionale.

Director de proiect: Lector Dr. Serban Stamatin

 

 

The chief aim of this project is to achieve a fundamental understanding on the interplay between carbon nitride and electroctrocatalysts for water oxidation. Carbon nitride has a conduction and valence band which is not suitable for its use in photoelectrochemical water oxidation and, therefore, one needs to tailor its band gap. A photoelectrochemical water oxidation mechanism will be drawn based on the morphological, structural and electrochemical characterization.

Phase I. Synthesis and characterisation of the electrocatalyst-carbonitride compound (deadline 31.12.2018)

Phase II. Photoelectrochemical characterisations (deadline 31.12.2019)

Phase III. Electrochemical stability evaluation of the composite (deadline 30.04.2020)

 

Estimated results:

1. Extend carbon nitride light absorption into red light;
2. Decrease the top of the valence band by at least 0.1 eV;
3. A new electrodeposition technique tailored for electrocatalyst synthesis.