Nouhi, Sima (2024) Tungsten-Based Photoelectrodes for Photoelectrochemical Solar Energy Conversion. PhD, Universität Oldenburg.

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Abstract

Interest in alternative and renewable fuels has surged due to global energy resource depletion and environmental concerns. Hydrogen is recognized as a sustainable, green fuel for the future. Photoelectrochemical (PEC) water splitting is a key technology for converting and storing solar energy as hydrogen. This research aimed to advance oxide-based semiconductor photoanodes for the water oxidation reaction in PEC, focusing on WO3-based ternary metal oxides, particularly CuWO4/WO3 composite photoanode. These materials have a narrow band gap, enabling efficient visible light absorption and stability in neutral pH. A hydrothermal method was used to synthesize CuWO4/WO3 films, optimizing their morphology and PEC performance. The study also enhanced the efficiency of CuWO4/WO3 films by adding NiCo-layered double hydroxide (NiCo-LDH) catalysts. This modification improved photon-to-current efficiency, shifted the photocurrent onset, and increased photocurrent density, attributed to better reactant diffusion and proton-coupled electron transfer.

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Photoelektroden auf Wolframbasis für die Photoelektrochemische Solarenergieumwandlung

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Das Interesse an alternativen und erneuerbaren Kraftstoffen hat sich aufgrund der Erschöpfung der weltweiten Energieressourcen und Umweltbedenken. Wasserstoff ist als nachhaltiger, grüner Kraftstoff für die Zukunft anerkannt. Photoelektrochemische (PEC) Wasserspaltung ist eine Schlüsseltechnologie für die Umwandlung und Speicherung von Sonnenenergie in Wasserstoff umzuwandeln und zu speichern. Ziel dieser Forschung war es, oxidbasierte Halbleiteranoden für die Wasseroxidationsreaktion in der PEC zu entwickeln, wobei der Schwerpunkt auf WO3-basierten ternäre Metalloxide, insbesondere CuWO4/WO3-Verbundphotoanoden. Diese Materialien haben eine schmale Bandlücke, die eine effiziente Absorption von sichtbarem Licht Absorption und Stabilität bei neutralem pH-Wert. Eine hydrothermale Methode wurde verwendet, um CuWO4/WO3-Filme zu synthetisieren und ihre Morphologie und und die PEC-Leistung. Die Studie verbesserte auch die Effizienz von CuWO4/WO3 Filme durch Zugabe von NiCo-Doppelhydroxid-Katalysatoren (NiCo-LDH). Diese Modifikation verbesserte die Photonen-zu-Strom-Effizienz, verschob den verschoben und die Photostromdichte erhöht, was auf eine bessere Reaktandendiffusion Diffusion und protonengekoppelten Elektronentransfer zurückzuführen ist.

Item Type:	Thesis (PhD)
Uncontrolled Keywords:	Water splitting, Oxygen Evolution Reaction (OER), Semiconductor, Catalyst
Subjects:	Science and mathematics > Chemistry
Divisions:	Faculty of Mathematics and Science > Department of Chemistry (IfC)
Date Deposited:	14 Aug 2024 09:33
Last Modified:	14 Aug 2024 09:33
URI:	https://oops.uni-oldenburg.de/id/eprint/6888
URN:	urn:nbn:de:gbv:715-oops-69699
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