{"id":109965,"date":"2022-05-27T07:26:00","date_gmt":"2022-05-27T05:26:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=109965"},"modified":"2022-05-24T12:34:30","modified_gmt":"2022-05-24T10:34:30","slug":"fehlende-erkenntnisse-zur-langzeitstabilitat-erschweren-eine-industrielle-anwendung-der-elektrolyse","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/fehlende-erkenntnisse-zur-langzeitstabilitat-erschweren-eine-industrielle-anwendung-der-elektrolyse\/","title":{"rendered":"Fehlende Erkenntnisse zur Langzeitstabilit\u00e4t erschweren eine industrielle Anwendung der Elektrolyse"},"content":{"rendered":"\n

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Das Treibhausgas Kohlendioxid nutzen, um daraus Ausgangsstoffe f\u00fcr die chemische Industrie herzustellen: Die elektrochemische CO2<\/sub>-Reduktion macht\u2019s m\u00f6glich. Wie erfolgreich dieser Prozess ist, h\u00e4ngt allerdings von einer Vielzahl von Faktoren ab \u2013 vom Katalysator \u00fcber das Elektrodendesign bis zum Reaktor-Konzept. Wie weit die Forschung in diesen Bereichen ist und was eine \u00dcbertragung bisheriger Ergebnisse auf industrielle Anwendungen erschwert, haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer UMSICHT, der Ruhr-Universit\u00e4t Bochum und der Universit\u00e4t Stuttgart im Rahmen einer umfassenden Literaturrecherche untersucht.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

\"Alina<\/a>
Die UMSICHT-Wissenschaftlerinnen Alina Gawel (l.) und Theresa Jaster haben gemeinsam mit Forschenden der Ruhr-Universit\u00e4t Bochum und der Universit\u00e4t Stuttgart eine Literaturrecherche zur elektrochemischen Reduktion von CO2 durchgef\u00fchrt. \u00a9 Fraunhofer UMSICHT<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Eine der wichtigsten Erkenntnisse: \u00bbDie Zahl der Studien zu allen Bereichen der CO2<\/sub>-Elektrolyse ist zwar enorm, aber eine Vergleichbarkeit oder gar \u00dcbertragung der Ergebnisse ist nur begrenzt m\u00f6glich\u00ab, sagt Alina Gawel<\/strong> vom Fraunhofer UMSICHT. <\/p><\/blockquote>\n\n\n\n

Das liege vor allem daran, dass sich die wissenschaftliche Community bislang nicht auf ein einheitliches Referenzsystem einigen konnte. Das erschwere nat\u00fcrlich die Bewertung sowohl der Ergebnisse als auch des industriellen Potenzials.<\/p>\n\n\n\n

Ein weiterer Schwachpunkt: Bei vielen Forschungsprojekten kommt relativ reines CO2<\/sub> f\u00fcr die Elektrolyse zum Einsatz. Aber wie laufen die dabei entwickelten Prozesse mit Kohlendioxid-Gemischen, die direkt aus der Industrie kommen oder Spurenverbindungen enthalten? <\/p>\n\n\n\n

\u00bbUm das beantworten zu k\u00f6nnen, m\u00fcssen Forschung und Entwicklung verst\u00e4rkt auch unreine oder niedrigkonzentrierte CO2<\/sub>-Quellen in Betracht ziehen\u00ab, so Alina Gawel<\/strong>. \u00bbAm Fraunhofer UMSICHT passiert das u.a. im Rahmen des Verbundprojektes CO2<\/sub>-Syn. Dort steht die Zementindustrie im Mittelpunkt.\u00ab<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n

Katalysatoren f\u00fcr die CO2-Reduktion zu Multicarbonalkoholen<\/h3>\n\n\n\n

Konkret haben die Forschenden bei ihrer Literaturrecherche zwei Aspekte der CO2<\/sub>-Elektrolyse beleuchtet: Katalysatoren und Prozessbedingungen auf der einen, Elektrodendesign, Reaktorkonzepte und \u00f6konomische Aspekte auf der anderen Seite. Zun\u00e4chst im Fokus stand die elektrochemische CO2<\/sub>-Reduktion zu Multicarbonalkoholen wie Ethanol oder Propanol. <\/p>\n\n\n\n

\u00bbHier hat sich in den vergangenen Jahren einiges getan\u00ab, urteilt UMSICHT-Wissenschaftlerin Theresa Jaster<\/strong>. \u00bbGerade Katalysatoren auf Kupferbasis \u2013 hergestellt z.B. durch F\u00e4llungsreaktionen, galvanische Abscheidung oder Sputtern \u2013 haben zu einer hohen Ausbeute an Alkoholen gef\u00fchrt.\u00ab<\/p>

F\u00fcr den Schritt aus der Forschung in die Praxis reichen die bisherigen Ergebnisse allerdings noch nicht aus, betont sie. \u00bbWas fehlt, sind Untersuchungen bei hohen Stromdichten und \u00fcber l\u00e4ngere Zeitr\u00e4ume hinweg. Nur so k\u00f6nnen wir belegen, dass die Katalysatoren langzeitstabil und damit bereit f\u00fcr den industriellen Einsatz sind.\u00ab<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n


Zellenaufbau, Design und Herstellung der Elektroden, Membrane und Prozessparameter beeinflussen die Performance der Elektrolyse<\/h3>\n\n\n\n

Zu einem \u00e4hnlichen Schluss kommen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im zweiten von ihnen untersuchten Bereich. <\/p>\n\n\n\n

\u00bbF\u00fcr eine effiziente elektrochemische Reduktion von CO2<\/sub> m\u00fcssen nicht nur der Katalysator, sondern auch Zellenaufbau, Design und Herstellung der Elektroden, Membrane und Prozessparameter optimal aufeinander abgestimmt sein\u00ab, erl\u00e4utert Alina Gawel<\/strong>. \u00bbAber auch hier gilt: Bei vielen der verwendeten Materialien und Bauteile ist die Langzeitstabilit\u00e4t noch nicht erwiesen.\u00ab<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n

Erschwerend kommt hinzu, dass f\u00fcr die CO2<\/sub>-Elektrolyse Membranmaterialien und Ionomere ben\u00f6tigt werden, die eine hervorragende Ionenleitf\u00e4higkeit, mechanische Stabilit\u00e4t und Undurchl\u00e4ssigkeit f\u00fcr m\u00f6glichst alle Produkte der Kohlendioxid-Reduktion mitbringen. An entsprechenden Materialien, die zudem in kommerziell ausreichendem Ma\u00dfstab und zu vern\u00fcnftigen Kosten verf\u00fcgbar sind, mangelt es derzeit aber noch.<\/p>\n\n\n\n

Zudem wurden viele der verwendeten Bauteile \u2013 darunter Gasdiffusionslagen und Flow Fields \u2013 urspr\u00fcnglich f\u00fcr die Brennstoffzellentechnologie entwickelt. Zu ihrem Einsatz in der Elektrolyse fehlen noch ausgewiesene Studien. \u00bbHier bestehen definitiv noch Forschungsbedarf und Potenzial f\u00fcr Optimierung\u00ab, zeigt sich Alina Gawel \u00fcberzeugt.<\/p>\n\n\n\n

Wer die Ergebnisse der Forschenden im Detail nachlesen m\u00f6chte, wird im Open-Access-Journal \u00bbiScience<\/em>\u00ab f\u00fcndig:<\/p>\n\n\n\n