Novel thin film composites and co-catalysts for visible light-induced water splitting

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Malte Behrens; Professorin Dr. Anna Fischer; Professor Dr. Martin Lerch; Privatdozent Dr. Thomas Schedel-Niedrig
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese ; Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 220617544

Im Zentrum dieses Antrags steht die Erforschung und Entwicklung von neuartigen und viel versprechenden photoelektrokatalytischen Dünnschicht-Komposit-Systemen für die Wasserspaltung. Die besonderen Charakteristika unserer Kompositsysteme sind: (i) Entwicklung von TaON-, Ba3Ta5O15- und BiVO4-basierten heterogenen dünnen Schichten als Photoanoden mit einstellbaren Bandlückenenergien, Bandpositionen und Leitfähigkeiten, (ii) Adaptierung von Chalkopyrit-basierten dünnen Schichten und Silicium - auch in Kombination mit Tandem-Solarzellen - als neue Komposit-Photokathoden bzw. -anoden, (iii) Entwicklung neuer Elektrokatalysatoren für eine Verbesserung von HER (Wasserstoffentwicklung) und OER Sauerstoffentwicklung), (iv) Oberflächenpassivierung durch ultradünne, chemisch stabile, kohlenstoffhaltige Schichten, die Fotokorrosion verhindern und die Langzeitstabilität verbessern sollen. Mit diesen Kompositmaterialien planen wir die Entwicklung von neuen Halbzellen und abschließend die Konstruktion von Testaufbauten für die Wasserspaltung mit sichtbarem Licht.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1613: Regenerativ erzeugte Brennstoffe durch lichtgetriebene Wasserspaltung: Aufklärung der Elementarprozesse und Umsetzungsperspektiven auf technologische Konzepte
• Großgeräte: CIMPS system IPCE measurements
• Gerätegruppe: 1470 Potentiometer, Geräte für Amperometrie, Voltametrie, Coulometrie