F\u00fcr eine nachhaltige Wirtschaft der Zukunft ist die Umwandlung von Kohlendioxid in Kohlenwasserstoffe und andere Grundchemikalien von Bedeutung. Forschende der TU Darmstadt und des Helmholtz-Instituts Erlangen-N\u00fcrnberg f\u00fcr Erneuerbare Energien haben jetzt wesentliche Schritte der elektrochemischen Kohlendioxid-Umwandlung entschl\u00fcsselt. Sie berichten dar\u00fcber in der renommierten Fachzeitschrift Angewandte Chemie International Edition.<\/p>\n
Auf dem Weg in eine nachhaltige Wirtschaft spielt die Umwandlung von Kohlendioxid in Kohlenwasserstoffe und andere Grundchemikalien eine wichtige Rolle. Ein zukunftstr\u00e4chtiges Verfahren ist die elektrochemische Umsetzung des aus der Luft oder aus industriellen Abfall- und Nebenstr\u00f6men isolierten Gases an Kupferkatalysatoren. Als Energiequelle kann Solar- oder Windstrom dienen. Das bietet zugleich die M\u00f6glichkeit, \u00fcbersch\u00fcssige erneuerbare Energie in Form von chemischer Energie zu speichern.<\/p>\n
Allerdings ist die elektrokatalytische Umsetzung von Kohlendioxid ein komplexer Prozess, dessen einzelne Schritte noch nicht aufgekl\u00e4rt sind. \u201eEin tieferer Einblick in die Reaktionsmechanismen ist unbedingt erforderlich, um die Umsetzung des Kohlendioxids in Richtung der gew\u00fcnschten Zielprodukte zu lenken\u201c, betont Professor Bastian J. M. Etzold vom Fachbereich Chemie der TU Darmstadt.<\/p>\n
Zusammen mit der Gruppe von Professor Jan P. Hoffmann (Fachbereich Material- und Geowissenschaften der TU Darmstadt) und Forschern vom Helmholtz-Institut Erlangen-N\u00fcrnberg f\u00fcr Erneuerbare Energien haben Etzold und seine Mitarbeiter jetzt wesentliche Schritte der elektrochemischen Kohlendioxid-Umwandlung entschl\u00fcsselt. Dabei verwendeten sie einen Trick, wie sie jetzt in der renommierten Fachzeitschrift Angewandte Chemie International Edition berichten: Auf dem Kupferkatalysator brachten die Wissenschaftler eine ionische Fl\u00fcssigkeit auf, die als chemische Falle fungierte. So lassen sich Zwischenprodukte der elektrochemischen Umsetzung abfangen und bestimmte Reaktionsschritte unterbinden oder verlangsamen.
\n\u201eWir konnten die daraus resultierende Ver\u00e4nderung im Produktspektrum nutzen, um das komplexe Reaktionsnetzwerk zu vereinfachen und Schl\u00fcsselschritte zu identifizieren\u201c, erkl\u00e4rt Professor Etzold. Unter anderem konnten die Wissenschaftler neue Erkenntnisse zur Umsetzung von Kohlendioxid zu den Alkoholen Ethanol und Propanol sowie zu den Kohlenwasserstoffen Ethan und Ethen ableiten.<\/p>\n
Die Strategie orientiert sich an einem Konzept namens SCILL (solid catalyst with ionic liquid layer), das Etzold erstmals vor 13 Jahren publizierte. SCILL diente bislang beispielsweise der Modifikation von Platinkatalysatoren f\u00fcr Brennstoffzellen. Das Aufbringen der ionischen Fl\u00fcssigkeit auf dem Katalysator sei eine einfach anwendbare Methode, unterstreicht Etzold: \u201eDas Verfahren kann in zahlreichen Laboren und spezialisierten Versuchsst\u00e4nden, auch unter technisch relevanten Bedingungen, verwendet werden.\u201c Dank der Vielfalt an ionischen Fl\u00fcssigkeiten eigne sich der Ansatz auch f\u00fcr die Untersuchung von anderen elektrochemischen Reaktionen sowie generell zur Steuerung des Produktspektrums in der Elektrokatalyse.
\nBild: Etzold Lab
\nDie ionische Fl\u00fcssigkeit agiert als \u201cchemische Falle\u201d und unterdr\u00fcckt selektiv die Bildung von C2+ Produkten, welche \u00fcber Carbene als Schl\u00fcsselintermediat erzeugt werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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