M-Era.net projekta akronīms: HetCat
Izpildīšanas periods: 1.07.2023 - 30.06.2026.
Projekta koordinators – J. Kotomins
Projekta partneri:
- Jozef Stefan Institute (Ljubljana, Slovenia)
- Taiwan University
- LU CFI (Jevgēnijs Kotomins)
Kopīgais budžets: 600 000 eiro
LU CFI daļa: 210 000 eiro
Saules enerģija, sasniedzot Zemi vienas dienas laikā, ievērojami pārsniedz globālās ikgadējās enerģijas vajadzības. Tomēr pašreizējās tehnoloģijas joprojām nespēj efektīvi izmantot šo milzīgo, neizsmeļamo un brīvo enerģijas potenciālu, kas varētu palīdzēt cilvēcei pārvarēt atkarību no ierobežotajiem fosilajiem resursiem un līdz ar to atrisināt daudzas pasaules problēmas, kas saistītas ar piesārņojumu, globālo sasilšanu un ģeopolitiskiem konfliktiem. Dažādās jomās notiek lieli zinātniski pūliņi, lai izstrādātu ilgtspējīgas tehnoloģijas efektīvai saules enerģijas uztveršanai un uzglabāšanai. Saules enerģijas zaļā pārvēršana par H2 piesaista lielu uzmanību, jo H2 ir oglekļa neitrāls, uzglabājams, transportējams enerģijas avots, kā arī svarīga ķīmiska viela. H2 iegūšana, izmantojot fotokatalītisku ūdens sadalīšanas procesu, ir viena no pievilcīgākajām stratēģijām, kas mūsdienās vēl nenodrošina augstāko saules enerģijas pārveidošanas ūdeņradī (STH) efektivitāti, tomēr šis process ir lētākais, vienkāršākais un vispiemērotākais efektivitātes palielināšanai. Tas viss ir pastiprinājis pētījumus jaunu un efektīvāku H2 evolūcijas fotokatalizatoru izstrādei.
Galvenie šķēršļi augstas STH efektivitātes sasniegšanā, izmantojot fotokatalītisku procesu, visbiežāk ir saistīti ar ātru lādiņu rekombināciju, neefektīvu gaismas ieguvi un neefektīviem katalizatoriem sarežģītu daudzelektronu redoksprocesu vadīšanai. HetCat projektā mūsu mērķis ir risināt šīs problēmas, izmantojot morfoloģiskās, elektroniskās un strukturālās projektēšanas principus optimizētas fotokatalītiskās sistēmas konstruēšanā, kuras pamatā ir divdimensiju (2D) metāla titanātu un niobātu nanostruktūras, kuras tiks apvienotas 2D/2D epitaksiālās heterostruktūrās un 2D/2D heterostruktūrās ar g-C3N4. Mēs (LU CFI) izmantosim holistisko pieeju un apvienosim jaunākās zināšanas DFT aprēķinos kas atbalstīs un iedarbinās Jozefa Stefana institūtā (Ļubļana, Slovēnija) audzēto un Taivānas Universitātē pārbaudīto definētās 2D morfoloģijas epitaksiālo 2D/2D heterostruktūru inženieriju.