Chemie Neues Katalysesystem für die CO2-Umwandlung
Immer wieder verschieben Forschende die technischen Grenzen und machen einen Schritt nach vorn bei der CO2-Umwandlung. Ihr Ziel: das schädliche Klimagas zu einem Wertstoff machen.
Forschungsgruppen weltweit arbeiten an Technologien, mit denen sich Kohlendioxid (CO2) in Ausgangsstoffe für die Industrie umwandeln lässt. Experimente unter industriell relevanten Bedingungen fanden dabei überwiegend mit heterogenen Elektrokatalysatoren statt, also solchen Katalysatoren, die in einer anderen chemischen Phase vorliegen als die reagierenden Substanzen. Homogene Katalysatoren, die dieselbe Phase wie die Reaktanten haben, werden aber zumeist als effizienter und selektiver angesehen. Versuche unter industrienahen Bedingungen fehlten für sie bislang. Diese Lücke hat ein Team um Kevinjeorjios Pellumbi und Prof. Dr. Ulf-Peter Apfel von der Ruhr-Universität Bochum und vom Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT in Oberhausen geschlossen. Über die Arbeiten berichten die Forschenden in der Zeitschrift „Cell Reports Physical Science“*. Der Artikel ist am 13. Dezember 2023 in der gedruckten Fassung erschienen.
Effizient und lange stabil
Die Forschenden untersuchten die Umwandlung von CO2 mittels Elektrokatalyse. Sie integrierten Metallkomplex-Katalysatoren in die Elektrodenoberfläche, ohne sie chemisch mit dieser zu verknüpfen und zeigten, dass ihr System effizient CO2 umsetzen konnte: Es erzielte Stromdichten von mehr als 300 Milliampere pro Quadratzentimeter. Außerdem blieb das System über 100 Stunden lang stabil, ohne Zerfallserscheinungen zu zeigen.
„Ziel unserer Arbeit ist es, die technischen Limits zu verschieben, um eine effiziente Technologie für die CO2-Umwandlung zu etablieren, die aus dem klimaschädlichen Gas einen Wertstoff macht“, sagt Ulf-Peter Apfel. Seine Gruppe kooperierte für die Arbeiten mit dem Team um Prof. Dr. Wolfgang Schöfberger von der Johannes Kepler Universität Linz sowie Kolleginnen und Kollegen vom Fritz-Haber Institut in Berlin.
*In einer früheren Version dieser Meldung wurde der Name der Zeitschrift als „Cell Press Physical Science“ angegeben. Diese Angabe wurde am 21. Dezember 2023 um 13.08 Uhr korrigiert.
