{"id":136988,"date":"2024-01-12T07:36:00","date_gmt":"2024-01-12T06:36:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=136988"},"modified":"2024-01-06T08:38:23","modified_gmt":"2024-01-06T07:38:23","slug":"neues-katalysesystem-fuer-die-co2-umwandlung","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/neues-katalysesystem-fuer-die-co2-umwandlung\/","title":{"rendered":"Neues Katalysesystem f\u00fcr die CO2-Umwandlung"},"content":{"rendered":"\n\n
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\"Kevinjeorjios
Kevinjeorjios Pellumbi (l.) und Ulf-Peter Apfel forschen an der Ruhr-Universit\u00e4t Bochum und am Fraunhofer UMSICHT.
\u00a9 RUB, Marquard<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Forschungsgruppen weltweit arbeiten an Technologien, mit denen sich Kohlendioxid (CO2<\/sub>) in Ausgangsstoffe f\u00fcr die Industrie umwandeln l\u00e4sst. Experimente unter industriell relevanten Bedingungen fanden dabei \u00fcberwiegend mit heterogenen Elektrokatalysatoren statt, also solchen Katalysatoren, die in einer anderen chemischen Phase vorliegen als die reagierenden Substanzen. Homogene Katalysatoren, die dieselbe Phase wie die Reaktanten haben, werden aber zumeist als effizienter und selektiver angesehen. Versuche unter industrienahen Bedingungen fehlten f\u00fcr sie bislang. Diese L\u00fccke hat ein Team um Kevinjeorjios Pellumbi und Prof. Dr. Ulf-Peter Apfel von der Ruhr-Universit\u00e4t Bochum und vom Fraunhofer UMSICHT in Oberhausen geschlossen. \u00dcber die Arbeiten berichten die Forschenden in der Zeitschrift \u00bbCell Press Physical Science\u00ab<\/a><\/em>. Der Artikel ist am 13. Dezember 2023 in der gedruckten Fassung erschienen.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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\u00bbZiel unserer Arbeit ist es, die technischen Limits zu verschieben, um eine effiziente Technologie f\u00fcr die CO2<\/sub>-Umwandlung zu etablieren, die aus dem klimasch\u00e4dlichen Gas einen Wertstoff macht\u00ab, sagt Ulf-Peter Apfel<\/strong>. <\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

Seine Gruppe kooperierte f\u00fcr die Arbeiten mit dem Team um Prof. Dr. Wolfgang Sch\u00f6fberger von der Johannes Kepler Universit\u00e4t Linz sowie Kolleginnen und Kollegen vom Fritz-Haber Institut in Berlin.<\/p>\n\n\n\n

Umwandlung von CO2<\/sub> mittels Elektrokatalyse<\/h3>\n\n\n
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\"Kevinjeorjios
Kevinjeorjios Pellumbi mit dem Versuchsaufbau f\u00fcr die CO2<\/sub>-Umwandlung. \u00a9 RUB, Marquard <\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Das Team untersuchte die Umwandlung von CO2<\/sub>\u00a0mittels Elektrokatalyse. Eine Spannungsquelle liefert dabei elektrische Energie, die dem Reaktionssystem \u00fcber Elektroden zugef\u00fchrt wird und die chemischen Umsetzungen an den Elektroden antreibt. Ein Katalysator erleichtert die Reaktion; bei der homogenen Elektrokatalyse handelt es sich dabei in der Regel um gel\u00f6ste Metallkomplexe. In einer sogenannten Gasdiffusionselektrode str\u00f6mt der Ausgangsstoff CO2<\/sub> an der Elektrode vorbei, wo er mithilfe der Katalysatoren zu Kohlenstoffmonoxid umgesetzt wird. Dieses wiederum ist ein h\u00e4ufiger Ausgangsstoff f\u00fcr die chemische Industrie.<\/p>\n\n\n\n

Die Forschenden integrierten die Metallkomplex-Katalysatoren in die Elektrodenoberfl\u00e4che, ohne sie chemisch mit dieser zu verkn\u00fcpfen. Sie zeigten, dass ihr System effizient CO2<\/sub> umsetzen konnte: Es erzielte Stromdichten von mehr als 300 Milliampere pro Quadratzentimeter. Au\u00dferdem blieb das System \u00fcber 100 Stunden lang stabil, ohne Zerfallserscheinungen zu zeigen.<\/p>\n\n\n\n

Keine Verankerung des Katalysators erforderlich<\/h3>\n\n\n\n

Homogene Katalysatoren sind somit grunds\u00e4tzlich f\u00fcr Elektrolysezellen geeignet. \u00bbAllerdings ist eine besondere Elektrodenzusammensetzung erforderlich\u00ab, schr\u00e4nkt Ulf-Peter Apfel ein. Genauer gesagt, m\u00fcssen die Elektroden eine direkte Gasumwandlung ohne L\u00f6semittel erm\u00f6glichen, sodass der Katalysator nicht aus der Elektrodenoberfl\u00e4che ausgewaschen werden kann. Anders als in der Literatur h\u00e4ufig beschrieben braucht es dann aber auch kein Tr\u00e4germaterial, das den Katalysator chemisch an die Elektrodenoberfl\u00e4che koppelt.<\/p>\n\n\n

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\"Mit
Mit dieser Elektrolysezelle zeigten die Forschenden, dass auch homogene Katalysatoren f\u00fcr die CO2<\/sub>-Umwandlung infrage kommen.
\u00a9 RUB, Marquard<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n
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\u00bbDie Ergebnisse er\u00f6ffnen die M\u00f6glichkeit, leistungsf\u00e4hige und leicht variierbare homogene Elektrokatalysatoren in Anwendungsszenarios f\u00fcr elektrochemische Prozesse zu testen und zu integrieren\u00ab, res\u00fcmiert Apfel<\/strong>.<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

F\u00f6rderung<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Die Arbeiten wurden unterst\u00fctzt vom Fonds der Chemischen Industrie, der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Exzellenzclusters RESOLV (EXC 2033 \u2013 390677874) und des Projekts mit dem F\u00f6rderkennzeichen APAP242\/9, dem Fraunhofer-Attract-Programm (097-602175), dem Bundesministerium f\u00fcr Bildung und Forschung im Rahmen des Projekts \u00bbNanoMatFutur\u00ab (03XP0421), dem Mercator Research Center Ruhr (Projekte DIMENSION\/Ex-2021-0034 und KataSign\/Ko-2021-0016), dem \u00d6sterreichischen Wissenschaftsfonds FWF (Projekte P28167 und P32045) sowie der \u00d6sterreichischen Forschungsf\u00f6rderungsgesellschaft (Projekt 883671).<\/p>\n\n\n\n

Originalver\u00f6ffentlichung<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Kevinjeorjios Pellumbi et al.: Pushing the Ag-Loading of CO2<\/sub>\u00a0Electrolyzers to the Minimum via Molecularly Tuned Environments, in: Cell Reports Physical Science, 2023<\/em>, DOI: 10.2139\/ssrn.4540759<\/strong><\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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