{"id":147892,"date":"2024-07-15T07:05:00","date_gmt":"2024-07-15T05:05:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=147892"},"modified":"2024-07-10T11:39:37","modified_gmt":"2024-07-10T09:39:37","slug":"wertstoffe-aus-abfall-auf-die-richtigen-elektrolyte-kommt-es-an-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wertstoffe-aus-abfall-auf-die-richtigen-elektrolyte-kommt-es-an-2\/","title":{"rendered":"Wertstoffe aus Abfall: Auf die richtigen Elektrolyte kommt es an"},"content":{"rendered":"\n\n\n

Stellt man aus Biomasse Biodiesel her, f\u00e4llt als Nebenprodukt Glycerin an. Bislang wird dieses Nebenprodukt jedoch wenig genutzt, obwohl es durch Oxidation in photoelektrochemischen Reaktoren (PEC) zu wertvolleren Chemikalien verarbeitet werden k\u00f6nnte. Der Grund daf\u00fcr: geringe Effizienz und Selektivit\u00e4t. Nun hat ein Team um Dr. Marco Favaro vom Institut f\u00fcr Solare Brennstoffe am HZB den Einfluss der Elektrolyte auf die Effizienz der Glycerin-Oxidations-Reaktion in PEC-Reaktoren untersucht und Ergebnisse erhalten, die dabei helfen, effizientere und umweltfreundlichere Produktionsverfahren zu entwickeln.<\/strong><\/p>\n\n\n

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\"Die
Die Hydroxylgruppen des Glycerins werden von den Bi 3+<\/sup>-Ionen auf der Oberfl\u00e4che der BiVO4<\/sub>-Photoanode angezogen. Der Elektrolyt spielt eine entscheidende Rolle bei der Vermittlung dieser Wechselwirkungen. \u00a9 HZB<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Im Jahr 2023 wurden in der Europ\u00e4ischen Union1<\/sup> rund 16 Milliarden Liter Biodiesel und HVO-Diesel aus Mais, Raps oder aus Abfallstoffen der landwirtschaftlichen Produktion hergestellt. Ein Nebenprodukt der Biodieselproduktion ist Glycerin, aus dem sich \u00fcber eine Glycerin-Oxidations-Reaktion (GOR) wertvolle Chemikalien wie Dihydroxyaceton, Ameisens\u00e4ure, Glyceraldehyd und Glycolaldehyd herstellen lassen. Glycerin kann daf\u00fcr in photoelektrochemischen (PEC)-Reaktoren oxidiert werden, die derzeit insbesondere f\u00fcr die Produktion von gr\u00fcnem Wasserstoff entwickelt werden. Allerdings wird dieser Weg derzeit kaum genutzt, weil die Effizienz zu w\u00fcnschen l\u00e4sst. Das ist schade, denn die Oxidation von Glycerin ben\u00f6tigt viel weniger Energie als die Wasserstofferzeugung durch Wasserspaltung, und erzeugt dabei wertvolle Chemikalien. Dadurch lie\u00dfe sich die Wirtschaftlichkeit des PEC-Power-to-X-Verfahrens erheblich steigern.<\/p>\n\n\n\n

Zahlreiche Studien haben bereits die Rolle der Photokatalysatoren in PEC-Elektrolyseuren untersucht, die Rolle des Elektrolyten blieb dabei unter dem Radar. Ein Team unter der Leitung von Dr. Marco Favaro am Institut f\u00fcr Solare Brennstoffe hat nun den Einfluss der Elektrolytzusammensetzung auf die Effizienz und Stabilit\u00e4t der Glycerin-Oxidation systematisch analysiert.<\/p>\n\n\n\n

Unterschiedliche Elektrolyte getestet<\/h3>\n\n\n\n

Das Team verwendete eine PEC-Zelle mit Photoanoden aus nanopor\u00f6sem Bismutvanadat (BiVO4<\/sub>) und testete saure Elektrolyte (pH = 2), darunter Natriumnitrat (NaNO3<\/sub>), Natriumperchlorat (NaClO4<\/sub>), Natriumsulfat (Na2<\/sub>SO4<\/sub>), Kaliumsulfat (K2<\/sub>SO4<\/sub>) und Kaliumphosphat (KPi<\/sub>). \u201eUnsere Ergebnisse zeigten, dass BiVO4<\/sub>-Photoanoden in Natriumnitrat am besten funktionieren und das \u00fcblicherweise verwendete Natriumsulfat in Bezug auf Photostrom, Stabilit\u00e4t und Produktionsraten von hochwertigen Glycerin-Oxidationsreaktionsprodukten \u00fcbertreffen”, fasst Favaro zusammen.<\/p>\n\n\n\n

Deutlicher Einfluss, auch bei anderen Photoanoden<\/h3>\n\n\n\n

Das Team untersuchte auch die Gr\u00fcnde f\u00fcr diesen Leistungsunterschied: Ihre Hypothese ist, dass die Gr\u00f6\u00dfe der Ionen, ihre unterschiedlichen Ein- und Aussalzungsf\u00e4higkeiten (Hofmeister-Reihe) und ihre unterschiedliche pH-Pufferkapazit\u00e4t eine Rolle spielen. <\/p>\n\n\n\n

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\u201eTats\u00e4chlich hat die Zusammensetzung des Elektrolyten einen \u00fcberraschend deutlichen Einfluss auf die Effizienz der Glycerin-Oxidation, und wir konnten diesen Trend sowohl bei Bismut-Vanadat- als auch bei polykristallinen Platinanoden beobachten “, sagt Doktorand Heejung Kong.<\/strong><\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

Dies legt die Schlussfolgerung nahe, dass sich dieser Befunde auch auf andere Materialien und Prozesse \u00fcbertragen lassen.<\/p>\n\n\n\n

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“Unsere Forschung k\u00f6nnte dazu beitragen, Nebenprodukte der Biodieselproduktion effizienter in wertvolle Chemikalien umzuwandeln. Damit w\u00fcrden Abfallstoffe genutzt und die Auswirkungen auf die Umwelt minimiert”, sagt Favaro<\/strong>.<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

Hinweis: Diese Arbeit wurde vom Europ\u00e4ischen Innovationsrat (EIC) im Rahmen des OHPERA-Projekts (Finanzhilfevereinbarung 101071010) unterst\u00fctzt.<\/p>\n\n\n\n

Die Ver\u00f6ffentlichung ist hier zu finden: https:\/\/pubs.rsc.org\/en\/content\/articlelanding\/2024\/sc\/d4sc01651c<\/a>.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

1<\/sup>Quelle<\/sub>: <\/sub><\/strong><\/a><\/strong><\/sub>https:\/\/de.statista.com\/statistik\/daten\/studie\/1179499\/umfrage\/produktion-von-biodiesel-und-erneuerbarem-diesel-eu\/=<\/sub><\/strong><\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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