Projekt PHOENIX

Photo-electro Integrated Next-Generation energy technologies

Projektbeschreibung

Um der globalen Erwärmung entgegenzuwirken, ist es unerlässlich, Netto-Null- oder sogar Netto-Negative CO2-Emissionen zu erreichen. Die EU verfolgt im Einklang mit dem Pariser Abkommen das Ziel, die Emissionen bis 2030 um 40% zu reduzieren und den Anteil erneuerbarer Energien auf 32% zu steigern. Eine weitere Herausforderung, mit der die Welt konfrontiert ist, ist die massive Anhäufung von PET-Kunststoffabfällen, was die EU dazu veranlasst, nach innovativen Recyclinglösungen zu suchen. Solarbetriebene Systeme bieten eine saubere und kostengünstige Alternative, indem sie CO2 in Energieträger umwandeln und gleichzeitig PET-Abfälle zu hochwertigen Produkten recyceln. Darüber hinaus zielt die Integration der PET-Oxidation in die Elektrolyse darauf ab, den erheblichen Überpotenzialverlust konventioneller katalytischer Reaktionen zu überwinden, wodurch der Prozess effizienter wird.

Das Projekt PHOENIX verfolgt das Ziel, die schrittweise Umwandlung von CO2 (zunächst von CO2 zu CO, gefolgt von der Umwandlung von CO in Propanol) zu ermöglichen und gleichzeitig PET-Kunststoffabfälle durch eine innovative Strategie in Glycolsäure umzuwandeln. Das vorgeschlagene Konzept basiert auf der Entwicklung eines mehrstufigen CO2-Reduktionspfades, der Photovoltaik-Elektrolyseur (PV-EC) und photoelektrochemische (PEC) Technologien nahtlos integriert. Zur Unterstützung dieser Prozesse wird PHOENIX ein fortschrittliches Tandem-Photovoltaiksystem entwickeln, das mehr als 2V erzeugt, neuartige Elektrokatalysatoren, die CO in Propanol und PET in Glycolsäure umwandeln, sowie effiziente Photoelektroden. Schließlich wird das PHOENIX-Konzept durch Demonstration im Labormaßstab auf dem Technologiereifegrad TRL 3-4 validiert, wobei die Umweltauswirkungen durch eine Lebenszyklusanalyse bewertet und die Wiederverwertbarkeit der Materialien evaluiert wird. PHOENIX adressiert zwei drängende globale Herausforderungen in einem risikoreichen, aber potenziell hochrentablen Ansatz der letztlich einen Durchbruch der erneuerbaren Energien ermöglicht.

Projektziele

10 Projektbeteiligte aus 7 europäischen Ländern arbeiten zusammen, um zwei unterschiedliche Solarenergie-Technologien zu integrieren, die eine effiziente katalytische Umwandlung in wertvolle chemische Bausteine für die Industrie ermöglichen. PHOENIX hat das Ziel, das vorgeschlagene Konzept bis zum Ende des Projekts auf eine technologische Reife von TRL 3-4 zu bringen und damit die Forschung, Innovation und Implementierung von Solar-Energieträger in Europa zu beschleunigen. Die vier Hauptziele werden wie folgt beschrieben:

  • Herstellung einer 2T Tandem-Photovoltaikzelle mit halbtransparenten Perowskit- und CIGS-Absorbern mittels industriell geeigneter Verfahren, die den Betriebsanforderungen eines CO2-Elektrolyseurs entsprechen
  • Solarbetriebene Tandem-CO2-Umwandlung in Propanol, gekoppelt mit der PET-Oxidation, um die Energieeffizienz der CO2-Elektrolyse zu steigern
  • Entwicklung einer skalierbaren Strategie zur Herstellung stabiler Photoanoden und zur Integration von Elektrokatalysatoren in diese Architekturen für die gewünschten katalytischen Reaktionen
  • Validierung des Konzepts, Identifizierung und Untersuchung der Umweltauswirkungen durch Lebenszyklusanalyse sowie Evaluierung der Wiederverwertbarkeit der eingesetzten Materialien

Rahmenbedingungen

Förderung durch die Europäische Union

PROJEKTLAUFZEIT:

01.10.2024 bis 30.09.2027 (36 Monate)

FÖRDERPROGRAMM:

Dieses Projekt wird durch das EU-Rahmenprogramm für Forschung und Innovation Horizon Europe gefördert (Grant Agreement Nr. 101172764).

PROJEKTKONSORTIUM:

Beginnend mit der Projektkoordination, setzt sich das Konsortium aus folgenden Mitgliedern zusammen: