Sunlight-driven CO2-to-fuel conversion: Exploring thermal and electrical coupling between photovoltaic and electrochemical systems for optimum solar-methane production

Abstract

têm o direito, perpétuo e sem limites geográficos, de arquivar e publicar esta dissertação através de exemplares impressos reproduzidos em papel ou de forma digital, ou por qualquer outro meio conhecido ou que venha a ser inventado, e de a divulgar através de repositórios científicos e de admitir a sua cópia e distribuição com objetivos educacionais ou de investigação, não comerciais, desde que seja dado crédito ao autor e editor. v Acknowledgments Em primeiro lugar gostaria de agradecer ao Professor Doutor Rodrigo Martins, como presidente do Departamento de Ciência dos Materiais, e à Professora Doutora Elvira Fortunato, como Diretora do Centro de Investigação de Materiais, por todo o apoio e dedicação do DCM, CENIMAT e do curso de Engenharia de Micro e Nanotecnologias, que me permitiram crescer e formar como pessoa nos últimos 5 anos. Um agradecimento especial ao Prof. Manuel J. Mendes, meu orientador, e à Dra. Ana Reis Machado, minha coorientadora, pela oportunidade de trabalhar neste tema inovador e pela ajuda prestada sempre que a solicitei. Quero agradecer também ao DCM e a todos os professores que me habilitaram com as ferramentas necessárias que me tornaram num engenheiro. Um muito obrigado aos colegas de curso, em especial ao meu grupo mais próximo, Pedro, Carlos e Jorge, que tornaram tudo mais fácil, mas também ao Fábio Vieira que, já tendo trabalhado neste tema, se mostrou sempre disponível para me ajudar. Finalmente agradecimento à minha família por todo o apoio.

A Ni-O-Ag photothermal catalyst enables 103-m 2 artificial photosynthesis with >17% solar-to-chemical energy conversion efficiency

“…The red spot represents that applied solar cells are triple-junction solar cells (28 to 33% efficiency). ( 64 ) The STC and irradiation area of the reported state of the art of artificial photosynthetic systems are as follows: (1.86% and 1.47 m 2 ) ( 65 ), (3.8% and 6.5 m 2 ) ( 15 ), (4.3% and 16 cm 2 ) ( 66 ), (4.6% and 18 cm 2 ) ( 67 ), (6.2% and 156 cm 2 ) ( 68 ), (6.5% and 165 cm 2 ) ( 69 ), (7.2% and 987 cm 2 ) ( 5 ), (8.03% and 14 cm 2 ) ( 70 ), (8.97% and 25 cm 2 ) ( 71 ), (10.5% and 0.96 m 2 ) ( 6 ), (12.1% and 120 cm 2 ) ( 72 ), (2% and 1.18 cm 2 ) ( 73 ), (7% and 3 cm 2 ) ( 74 ), (10% and 16 cm 2 ) ( 75 ), (7.5% and 3.198 cm 2 ) ( 76 ), (0.08% and 1 cm 2 ) ( 77 ), (0.9% and 1 cm 2 ) ( 78 ), and (12.7% and 1 cm 2 ) ( 16 ).…”

Evaluation of the cost-effectiveness of grid-connected photovoltaic solar energy in wineries

“…Other uses of the electricity are possible: for example, in water pumping or irrigation. Currently, there are also solar-fuel solutions underway to allow a cost-effective storage of solar electricity in synthesized fuels, which can be a great solution to circumvent the PV intermittency problem (Vieira et al, 2019;Lourenço et al, 2020). Moreover, neighboring agro-industries can share their electrical PV production in order to increase their energy efficiency and their environmental compliance (Latini et al, 2018).…”

Alternative Fuels for Internal Combustion Engines

“…The photosensitized electrodes convert light into an electric current that is then used to split the water into hydrogen and oxygen. The combination of photovoltaic and electrochemical processes is also a promising technology as it allows the separate optimization of both processes [95].…”