Chemical Engineering of Electrical Conductivity in Metal-Organic Frameworks: Towards Base Metal Electrocatalysts
Independent Research Fund Denmark
Danmarks Tekniske Universitet
En energi-effektiv omdannelse af almindeligt forekommende, små molekyler som O2, H2O, N2 og CO2 er af kolossal samfundsmæssig, teknologisk og miljømæssig interesse. Af særlig interesse er eksempelvis en soldreven elektrolyse af vand som kan bruges til at dannes brint. Imidlertid skal der samtidig dannes ilt som desværre kun foregår langsomt og energi-ueffektivt. Dette problem kan løses ved brug af katalysatorer der dog, desværre, er baseret på på sjældne grundstoffer som iridium og ruthenium. I dette projekt vil vi udvikle nye katalysatorer baseret på metal- organiske netværksstrukturer (MOFs) samlet sammen af almindeligt forekommende grundstoffer som eksempelvis chrom og jern. MOFs udgør en nye familie af designer materialer hvor egenskaberne kan tunes ved at sammensætte materialerne af forskellige molekylære byggeklodser. Sådanne materialer er ofte porøse således at mindre molekyler frist kan svømme ind og ud af materialerne. Hvis man endvidere vælger byggeklodserne på en sådan måde at deres respektive energiniveauer passer sammen kan man få elektroner til at hoppe igennem materialerne. Herved har man lavet et krystallinsk materiale som både er porøst og elektrisk ledende, hvilket er en kombination af egenskaber som ingen andre materialer har. Dette scenarie er derudover ideelt for elektrokatalyse: ilt og vand- molekyler kan frit svømme rundt i materialet og modtage eller afgive elektroner til materialet hvilket er helt ny løsning på problemet med omdannelsen af H2O til O2.
Research Projects (Max 10 MDKK) / DFF-Forskningsprojekt1 / grant