Anionic Disorder and Its Impact on the Surface Electronic Structure of Oxynitride Photoactive Semiconductors
The conversion of solar energy into chemical energy, stored in the form of hydrogen, bears enormous potential as a sustainable fuel for powering emerging technologies. Photoactive oxynitrides are promising materials for splitting water into molecular oxygen and hydrogen. However, one of the issues limiting widespread commercial use of oxynitrides is degradation during operation. While recent studies have shown the loss of nitrogen, its relation to reduced efficiency has not been directly and systematically addressed with experiments. In this study, we demonstrate the impact of the anionic stoichiometry of BaTaOxNy on its electronic structure and functional properties. Through experimental ion scattering, electron microscopy, and photoelectron spectroscopy investigations, we determine the anionic composition ranging from the bulk toward the surface of BaTaOxNy thin films. This further serves as input for band structure computations modeling the substitutional disorder of the anion sites. Combining our experimental and computational approaches, we reveal the depth-dependent elemental composition of oxynitride films, resulting in downward band bending and the loss of semiconducting character toward the surface. Extending beyond idealized systems, we demonstrate the relation between the electronic properties of real oxynitride photoanodes and their performance, providing guidelines for engineering highly efficient photoelectrodes and photocatalysts for clean hydrogen production.
Décoller avec du kérosène durable
Dans le monde entier, les scientifiques travaillent à trouver et à optimiser de nouveaux moyens de produire du carburant sans impact sur le climat. Au PSI, ils poursuivent une approche prometteuse en commun avec l’industrie.
Russell McKenna and Andreas Pautz on Energy Production in Switzerland
“If we exclude individual measures, it just means that we need more of the others.”
Une promesse complexe
Une aviation climatiquement neutre n’implique pas seulement de réduire les émissions des vols. Une étude du PSI analyse ce qui sera nécessaire pour atteindre cet objectif à long terme.
iLab et SynFuels aux Energy Days ! au Musée Suisse des Transports
18, 19 et 20 octobre 2024
Le iLab de l'Institut Paul Scherrer participera aux Energy Days avec des ateliers passionnants. Découvrez comment nous pouvons stocker l'énergie renouvelable grâce à des technologies innovantes comme le Power-to-Gas et faire avancer la transition énergétique.
iLab an den Energy Days! im Verkehrshaus
18., 19. und 20. Oktober 2024
Energy Days! im Verkehrshaus der Schweiz
Research on Synthetic Fuels at LEA
An overview of our research on sustainable chemical fuels.
Où doit être produit l’hydrogène à l’avenir?
Des scientifiques du PSI ont étudié où l’hydrogène devait être produit pour une future économie de l’hydrogène et quelles étaient les conséquences de cet agent énergétique pour l’environnement.
Du carburant d’aviation durable produit sur le campus du PSI
En collaboration avec la start-up climatique Metafuels, une installation pilote de production de carburant d’aviation durable verra le jour sur le campus du PSI.
Promotion versus Poisoning in Copper–Gallium-Based CO2-to-Methanol Hydrogenation Catalysts
Cu–Ga-based CO2-to-methanol hydrogenation catalysts display a range of catalytic performance, depending on their preparation. Here, we investigated how the Ga/Cu ratio and Ga speciation affect the catalytic activity. Using surface organometallic chemistry, we prepared a series of silica-supported 3–6 nm Cu1–xGaxOy nanoparticles with a range of xGa. The materials display a volcano-type activity behavior, where methanol formation is promoted when xGa < 0.13–0.18 and is suppressed at higher values, indicating a poisoning of the catalysts. In situ X-ray absorption spectroscopy and in situ infrared spectroscopy helped to understand the structure-activity relationship.
Hydrogène: suffisamment propre pour le tournant énergétique?
L’hydrogène peut jouer un rôle déterminant dans la transition vers un système énergétique zéro net. Mais pour ce faire, il doit être produit correctement.
Du méthane pour stocker l’énergie
Des chercheurs du PSI et de la start-up AlphaSYNT travaillent ensemble à une solution permettant de stocker efficacement l'énergie.
Faire voler des avions de manière durable
Voler sans empreinte CO2 – le PSI et l'entreprise Metafuels AG développent une nouvelle technologie pour la production de carburant aviation durable.
Efficacité énergétique en période de pénurie potentielle d’électricité
Le PSI améliore sans cesse son efficacité énergétique et celle de ses grandes installations de recherche.
Pénurie d’énergie et blackout: répétition générale
Peter Burgherr analyse les risques à l’institut Paul Scherrer. Dans cette interview, il évoque la possibilité qu’une pénurie d’électricité se produise cet hiver et explique comment se préparer.
Les fumiers: des sources d'énergie sous-utilisées
Les fumiers contiennent une quantité d’énergie trop peu utilisée, confirme un livre blanc rédigé par des chercheurs suisses en bioénergie.
Extraire le maximum d’énergie de la biomasse
Des chercheurs du PSI démarrent l’exploitation d’une installation pilote révolutionnaire de production de biogaz synthétique.
Retirer efficacement du CO2 de l’atmosphère
S’il est minutieusement planifié, le captage du CO2 représente une possibilité technique efficace.
«Sans ces technologies, nous aurons du mal à atteindre nos objectifs climatiques»
Pour la neutralité climatique, l’utilisation de technologies qui retirent du CO2 de l’atmosphère est nécessaire.
Des carburants verts pour l’aviation
Le PSI et l’Empa veulent développer conjointement une méthode pour produire du kérosène à partir de ressources renouvelables.
Bases pour le système énergétique de demain
Sur le chemin vers un système énergétique durable, les technologies permettant une conversion flexible et un stockage efficace de l’énergie seront de plus en plus importantes. La nouvelle plateforme de recherche ReMaP entend étudier ces thèmes urgents de façon réaliste.
Du biogaz propre pour réussir la transition énergétique
Des chercheurs du PSI ont dressé leur camp dans une installation de biogaz sise près de Lucerne. Entre les prés et de gigantesques fermenteurs, ils étudient comment débarrasser le biogaz de ses impuretés afin d’optimiser l’utilisation de ce vecteur énergétique.
Bilan écologique des voitures: un nouvel outil web pour aider les particuliers et les chercheurs
Aide à la décision lors de l’achat d’un véhicule: des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer ont développé un outil web baptisé Carculator qui permet de comparer en détail le bilan écologique des voitures.
Evolutions à long terme des prix de l’énergie et de la consommation énergétique dans l’industrie
Les chercheurs de l'Institut Paul Scherrer PSI ont étudié, dans le cadre d'un projet de recherche parrainé par l'Office fédéral suisse de l'énergie (OFEN), l’évolution de la consommation énergétique de l’industrie suisse en fonction des prix de l’énergie. Ils concluent, entre autres, que les augmentations de prix dans le domaine de l’énergie ont un impact uniquement à long terme sur la consommation d’énergie.
«Dès aujourd’hui, la voiture électrique est le bon choix»
Une interview sur les propulsions des véhicules avec Christian Bauer est scientifique au Laboratoire d’analyse des systèmes énergétiques du PSI.
Priorité aux voitures électriques
À moteur à essence, à moteur diesel, à pile à combustible ou tout électrique: quelle est la voiture ayant le plus d’avenir? Une étude du PSI a analysé le bilan climatique des différentes propulsions disponibles. Et s’est aussi projetée en 2040.
Des rayons X pour améliorer les propulsions des véhicules
Relever les défis de l’avenir, pour le trafic routier suisse, va surtout demander des efforts de recherche. Aux grandes installations du PSI, des chimistes et des ingénieurs étudient comment rendre les propulsions des véhicules plus efficaces et moins polluantes.
«C’est incroyablement ambitieux»
Tous les trois ans, le Conseil mondial de l’énergie cherche à déterminer les évolutions possibles du système énergétique global dans le cadre de trois scénarios différents. Tom Kober, responsable du groupe de recherche Economie énergétique du PSI et l’un des principaux auteurs de l’étude, détaille ce que signifie chacune des projections et ce qui permettrait de réduire le réchauffement climatique.
Le système énergétique du futur et le Power-to-X
Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer PSI analysent le potentiel du Power-to-X pour l’approvisionnement énergétique de la Suisse et présentent leurs résultats dans un livre blanc. Ils concluent notamment que les coûts de l’énergie issue du Power-to-X pourraient baisser d’un tiers.
Tester aujourd’hui en conditions aussi réelles que possible le système énergétique du futur
Avec le coup d’envoi du projet ReMaP, les entreprises se voient offrir une possibilité supplémentaire de tester dès maintenant leur vision du système énergétique de demain. La plateforme ESI du PSI apporte une contribution pour qu’à l’avenir l’énergie renouvelable soit mieux exploitée, de manière plus intelligente.