2016 Kleinprojekt

Rohstoff Kohlenstoffdioxid: Nutzung von CO2-Strömen zur Verbreiterung der Rohstoffbasis chemischer Erzeugnisse

Ziel des Projekts war die Entwicklung und Herstellung wirtschaftlich relevanter Verfahren zur elektrochemischen CO2-Reduktion unter Einsatz von nanometallischen Gerüststrukturen.

links: Rasterelektronenmikroskopie Aufnahme des Querschnittes eines Silbernanodrahtkatalysators. [Quelle: RAS AG] rechts: Messaufbau zur elektrochemischen Charakterisierung der Silbernanodrahtkatalysatoren in einer Paint-Test-Cell, unten: Silbernanodrahtkatalysator, links: Platindraht als Gegenelektrode, rechts: Ag/AgCl-Referenzelektrode. [Quelle: RAS AG]

Im Zuge des anthropogenen Klimawandels und der damit verbundenen Energiewende entstehen die Herausforderungen, schwankenden Wind- und Solarstrom in das Energiesystem zu integrieren und andererseits den CO2-Ausstoß zu verringern. Beide Herausforderungen können über einen Recyclingprozess, bei dem CO2 durch den Einsatz erneuerbarer Energie in nützliche Chemikalien („Power-to-Chemicals“) oder Kraftstoffe („Power-to-Fuels“) umgewandelt wird, gelöst werden. Dadurch kann ein nachhaltiger Energiekreislauf, der nicht auf den nachweislich endlichen fossilen Energieträgern Erdöl, Erdgas und Kohle basiert, geschaffen werden und CO2 als Rohstoff Teil einer geschlossenen Kreislaufwirtschaft werden.

Mit dem Aufbau eines Elektrolyseprototyps mit nanostrukturierter Silberelektrode und dessen Untersuchung im Dauer- und Lastwechselbetrieb wurde die grundsätzliche Machbarkeit dieses elektrochemischen Reduktionsverfahrens demonstriert. Daraus konnten das wirtschaftliche Potenzial des Verfahrens und Potenziale der Kostenreduktion von Power-to-X-Anlagen abgeleitet werden.

Basierend auf der erfolgreichen Synthese von Silbernanodrähten wurden vliesartige Katalysatoren hergestellt, ihre Struktur analysiert (s. Abbildung links) und für den Einsatz in einer Testelektrolysezelle präpariert. Mittels Potentiostat wurden die Katalysatoren in verschiedenen Zellen auf ihre elektrochemischen Eigenschaften untersucht. Es konnte eine hohe Stromdichte von -215,6 mA/cm2 bei einer Zellspannung von -3,1 V und eine Langzeitstabilität von > 100 Stunden erzielt werden. Bei einer ersten Produktgasanalyse konnte eine CO-Konzentration von max. 28 % gemessen werden.

 

Projektleitung
Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg

Projektpartner:
RAS AG

Projektfinder
.
Forschungsverbünde

In strategisch wichtigen Bereichen werden von der Forschungs­stiftung auch Forschungs­verbünde initiiert und gefördert.

.