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Umwandlung von Kohlendioxid

Neuartige zweistufige CO2-Konversionstechnologie

27.09.2018

Feng Jiao

Das Team von UD Professor Feng Jiao konstruierte einen Elektrolyseur, wie hier dargestellt, um ihren neuartigen zweistufigen Umwandlungsprozess durchzuführen

Ein Forscherteam des Center for Catalytic Science and Technology (CCST) der University of Delaware hat ein neuartiges zweistufiges Verfahren zur Steigerung der Effizienz der Kohlendioxid(CO2)-Elektrolyse entwickelt, einer chemischen Reaktion, die von Strom angetrieben wird und bei der Herstellung von wertvollen Chemikalien und Kraftstoffen helfen kann.

Das Forschungsteam, bestehend aus Feng Jiao, außerordentlicher Professor für Chemie und Biomolekulartechnik, und den Doktoranden Matthew Jouny und Wesley Luc, erzielte seine Ergebnisse durch den Bau eines speziellen Drei-Kammer-Geräts namens Elektrolyseur, das Strom nutzt, um CO2 in kleinere Moleküle zu reduzieren.

Im Vergleich zu fossilen Brennstoffen ist Strom eine viel kostengünstigere und umweltfreundlichere Methode, um chemische Prozesse zur Herstellung kommerzieller Chemikalien und Kraftstoffe voranzutreiben. Dazu gehören Ethylen, das bei der Herstellung von Kunststoffen verwendet wird, und Ethanol, ein wertvoller Kraftstoffzusatz.

"Diese neuartige Elektrolysetechnologie bietet einen neuen Weg, um höhere Selektivitäten bei unglaublichen Reaktionsgeschwindigkeiten zu erreichen, was ein wichtiger Schritt in Richtung kommerzieller Anwendungen ist", sagt Jiao, der auch als stellvertretender Direktor von CCST tätig ist.

Während die direkte CO2-Elektrolyse die Standardmethode zur Reduzierung von Kohlendioxid ist, hat das Team von Jiao den Elektrolyseprozess in zwei Schritte unterteilt, indem es CO2 zu Kohlenmonoxid (CO) reduziert und dann das CO weiter zu Multikohlenstoffprodukten (C2+) reduziert hat. Dieser zweiteilige Ansatz, so Jiao, bietet gegenüber der Standardmethode mehrere Vorteile.

"Durch die Aufteilung des Prozesses in zwei Schritte haben wir eine viel höhere Selektivität gegenüber Multikohlenstoffprodukten erreicht als bei der Direktelektrolyse", sagte Jiao. "Die sequentielle Reaktionsstrategie könnte neue Wege eröffnen, um effizientere Prozesse zur CO2-Nutzung zu gestalten."

Die Elektrolyse treibt auch die Forschung von Jiao mit seinem Kollegen Bingjun Xu, Assistenzprofessor für Chemie und Biomolekulartechnik, voran. In Zusammenarbeit mit Forschern der Tianjin University in China entwickeln Jiao und Xu ein System, das durch die Nutzung von klimaneutralem Solarstrom die Treibhausgasemissionen reduzieren könnte.

"Wir hoffen, dass diese Arbeit dieser vielversprechenden Technologie für weitere Forschung und Entwicklung mehr Aufmerksamkeit verschaffen wird", sagte Jiao. "Es gibt noch viele technische Herausforderungen, die gelöst werden müssen, aber wir arbeiten daran!"

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