05.01.2022 - University of Science and Technology of China

Das nächste große Ding: Neue Technologie zur direkten Umwandlung von Kohlendioxid in reine Ameisensäure

Neuartiges elektrochemisches Gerät auf Basis eines Festkörperelektrolyten

Die anthropogenen Kohlendioxidemissionen führen zu einer Reihe von Klima- und Umweltproblemen, einschließlich der globalen Erwärmung. Die künstliche Umwandlung von Kohlendioxid in Brennstoffe und Chemikalien mit hohem Mehrwert, die mit "grünem Strom" aus erneuerbaren Energien betrieben werden, bietet einen eleganten Weg, den anthropogenen Kohlenstoffkreislauf zu schließen.

Die bei der Umwandlung von Kohlendioxid anfallenden Produkte sind jedoch in der Regel sehr vielfältig, so dass es schwierig ist, ein einziges Produkt zu gewinnen, z. B. Ameisensäure, ein wichtiger Rohstoff, der in einer Reihe von Industrieprozessen verwendet wird. Ein weiteres Hindernis besteht darin, dass die gewonnenen flüssigen Produkte in der Regel mit Elektrolytsalzen vermischt sind, was ein nachgeschaltetes Trennungs- und Reinigungsverfahren erfordert. Ein dringendes technisches Problem auf dem Weg zur Industrialisierung der Kohlendioxid-Elektrolyse ist daher die Frage, wie Kohlendioxid in ein einziges und reines flüssiges Produkt reduziert werden kann.

In einem am 14. Dezember veröffentlichten Nature Nanotechnology-Artikel entwickelte ein Team unter der Leitung von Professor ZENG Jie von der University of Science and Technology of China, Professor XIA Chuan von der University of Electronic Science and Technology of China und Forscher XIAO Jianping vom Dalian Institute of Chemical Physics ein innovatives System zur Nutzung erneuerbarer Energien, um Kohlendioxid direkt in reine Ameisensäure zu reduzieren.

Die Forscher entwickelten einen Katalysator aus einer Kupferlegierung, der die ausschließliche Umwandlung von Kohlendioxid in Ameisensäure ermöglicht. Noch spannender ist, dass die Forscher ein neuartiges elektrochemisches Gerät auf der Grundlage eines Festkörperelektrolyten entworfen und gebaut haben. Mit dem entwickelten Katalysator und der Reaktorvorrichtung konnten reine Ameisensäure-Flüssigbrennstoffe direkt und kontinuierlich mit Kohlendioxid und Wasser als Rohstoffen erzeugt werden. Im Labormaßstab wurde mit der Vorrichtung eine kontinuierliche Produktion von 8 Litern 0,1 M reiner Ameisensäurelösung realisiert. Mit einem solchen Verfahren wird eine Ameisensäurelösung erzeugt, die ohne nachgeschaltete Trenn- und Reinigungsprozesse direkt verwendet werden kann, was ein großes Potenzial für die praktische Anwendung darstellt.

Es wird erwartet, dass diese Arbeit den Industrialisierungsprozess des Kohlendioxid-Upcycling mit Hilfe von Ökostrom vorantreiben wird, was eine große Bedeutung für das Erreichen einer kreislauforientierten Kohlenstoffwirtschaft hat.

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