{"id":160695,"date":"2025-04-01T07:26:00","date_gmt":"2025-04-01T05:26:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=160695"},"modified":"2025-03-26T13:53:25","modified_gmt":"2025-03-26T12:53:25","slug":"neutronen-bildgebung-enthullt-optimierungspotenziale-fur-die-co%e2%82%82-umwandlung","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/neutronen-bildgebung-enthullt-optimierungspotenziale-fur-die-co%e2%82%82-umwandlung\/","title":{"rendered":"Neutronen-Bildgebung enth\u00fcllt Optimierungspotenziale f\u00fcr die CO\u2082-Umwandlung"},"content":{"rendered":"\n\n\n

Das klimasch\u00e4dliche Treibhausgas Kohlenstoffdioxid, kurz CO\u2082, kann durch eine elektrochemische Reduktion \u2013 die Elektrolyse<\/a> \u2013 in chemisch wertvolle Produkte wie Kohlenmonoxid<\/a> (CO) oder Ethanol<\/a> umgewandelt werden, die als Rohstoffe f\u00fcr die Industrie oder zur nachhaltigen Energiebereitstellung genutzt werden k\u00f6nnen. Ein zentrales Hindernis f\u00fcr die langfristige Stabilit\u00e4t dieser Technologie ist jedoch das Wasser- und Salzmanagement innerhalb der Elektrolysezelle, in der die chemische Reaktion stattfindet.<\/p>\n\n\n

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\"Dr.
Dr. Joey Disch leitet die Gruppe \u201eAEM-Elektrolyse\u201c im Bereich \u201eElektrochemische Energiesysteme\u201c bei Hahn-Schickard und dem Lehrstuhl f\u00fcr Mikrosystemtechnik an der Universit\u00e4t Freiburg.
\u00a9 Florian Forsbach, Hahn-Schickard<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Das Forschungsteam um Dr. Joey Disch und PD. Dr. Severin Vierrath von Hahn-Schickard und der Universit\u00e4t Freiburg hat in Zusammenarbeit mit dem franz\u00f6sischen Institut Laue-Langevin in Grenoble einen bedeutenden Fortschritt im Verst\u00e4ndnis der Wasserverteilung w\u00e4hrend der CO\u2082-Elektrolyse erzielt. Ihre Studie wurde zun\u00e4chst in den ACS Energy Letters ver\u00f6ffentlicht und nun in der Februarausgabe von Nature Catalysis hervorgehoben. Die Studie nutzt die hochaufl\u00f6sende Neutronen-Bildgebung \u2013 eine der leistungsf\u00e4higsten Methoden, um den Wassertransport in Elektrolyseuren direkt zu untersuchen \u2013 um die Transportmechanismen w\u00e4hrend des gepulsten Betriebs eines CO\u2082-Elektrolyseurs sichtbar zu machen. Mit einer Aufl\u00f6sung von 6 \u00b5m erm\u00f6glicht diese Methode eine hochpr\u00e4zise Untersuchung der Wasserverteilung und Salzbildung unter realistischen Betriebsbedingungen (400\u202fmA\u202fcm\u207b\u00b2 bei einer Zellspannung von 3,1\u202fV und einer Faraday-Effizienz f\u00fcr CO von 95\u202f%). Im Gegensatz zu R\u00f6ntgenstrahlen durchdringen Neutronen selbst metallische Komponenten leicht, w\u00e4hrend sie Wasserstoff und damit wasserhaltige Strukturen sehr gut sichtbar machen.<\/p>\n\n\n\n

Die Ergebnisse zeigen eine deutliche Stabilisierung des Elektrolyseurs w\u00e4hrend des gepulsten Betriebs, in dem das Zellpotential periodisch f\u00fcr kurze Zeit auf ein Potential unterhalb des Reduktionsbeginns gesetzt wird. Die Neutronen-Bildgebung liefert die Erkl\u00e4rung f\u00fcr die Stabilisierung und verdeutlicht, dass sich w\u00e4hrend der kurzen Unterbrechungen des Betriebs der Wassergehalt in der Gasdiffusionsschicht erh\u00f6ht, was einen Abbau von hinderlichen Salzablagerungen f\u00f6rdert.<\/p>\n\n\n\n

Die elektrochemische CO\u2082-Reduktion er\u00f6ffnet vielversprechende Perspektiven f\u00fcr einen nachhaltigen Umbau der chemischen Grundstoffindustrie. Besonders die CO\u2082-Elektrolyse zur Kohlenmonoxid-Gewinnung, als vielseitiger Ausgangsstoff f\u00fcr die Chemieindustrie, steht an der Schwelle zur industriellen Anwendung: Elektrolysezellen mit Anionen-Austauschmembranen \u00fcberzeugen bereits durch bemerkenswerte Effizienz dank optimierter Reaktandenf\u00fchrung und minimierter Widerstandsverluste.<\/p>\n\n\n\n

Diese Erkenntnisse liefern also wertvolle Informationen f\u00fcr die Optimierung des Designs und Betriebs von CO\u2082-Elektrolyseuren, um die Effizienz und Langzeitstabilit\u00e4t dieser Systeme zu verbessern und der Umwelt das sch\u00e4dliche Klimagas CO2 zu entziehen.<\/p>\n\n\n\n

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