Pulsmethode zur langzeitstabilen und selektiven CO2-Elektrolyse zu Ethen an Kuper-basierten Gasdiffusionselektroden

Die elektrochemische Reduktion von anthropogenem CO₂ zu Wertstoffen ist eine vielversprechende Methode auf dem Weg zur CO₂ Neutralität. Sie bietet einen nachhaltigen Syntheseweg um aus überschüssigem Strom aus erneuerbaren Quellen, CO₂ in Wert- und Treibstoffe umzuwandeln. Ins besondere Kupfer besitzt als Elektrokatalysator die einzigartige Eigenschaft C-C-Bindungen zu knüpfen und so wirtschaftlich attraktive Kohlenwasserstoffe wie Ethen und Ethanol zu produzieren. 

Untersuchungen haben Herausforderungen in Bezug auf Produktselektivität und Langzeitstabilität aufgezeigt dieser Methode aufgezeigt. Ein möglichen Lösungsansatz bietet die Modulation der Reduktionspotentials. In der sogenannten Pulsmethode wird die Elektrolyse im Wechsel zwischen dem Arbeitspotential und einem geringeren Regenerationspotential betrieben. Diese Herangehensweise soll eine Steigerung der Ethenproduktion und längere Betriebszeiten bewirken. 

Hinsichtlich der Pulsmethode sollen dabei folgende Effekte untersucht werden: 

• Einfluss der Konzentrationsgradienten im Reaktor 
• Verringerung der Katalysatorvergiftung 
• Periodische Neubildung der Katalysatoroberfläche 

Durch die kombinierte Expertise der Lehrstühle Werkstoffverfahrenstechnik und Funktionsmaterialien der Universität Bayreuth sollen die Wirkmechanismen der Pulsmethode von laborüblichen H-Zellen auf die industrienahen Gasdiffusionselektroden übertragen und unter realistischen Betriebsbedingungen bewerten werden.  

Projektprofil

Laufzeit: 01.01.2024 - 31.12.2027

Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Projektpartner:

• Universität Bayreuth – LS Funktionsmaterialien, Prof. Ralf Moos

Kontakt: Carl Hartwig, Philipp Hawe, Prof. Dr.-Ing. Christina Roth