Forscher der Hong Kong Polytechnic University, der University of Oxford und des National Center for Radiation Research haben ein neues Membran-Elektroden-System entwickelt, das eine stabile elektrokatalytische Reduktion von Kohlendioxid (CO2) unter Verwendung von reinem Wasser ermöglicht. Diese innovative Technologie könnte dazu beitragen, Treibhausgasemissionen durch die Umwandlung von CO2 in nützliche Chemikalien und Rohstoffe zu reduzieren.
Bisherige CO2-Reduktionsmethoden hatten bestimmte Einschränkungen, insbesondere eine schlechte Langzeitbeständigkeit. Aus diesem Grund entschieden sich die Wissenschaftler, ein neues elektrokatalytisches System zu entwickeln, das eine langfristige Funktionsfähigkeit ohne Probleme ermöglicht.
„Unsere Gesellschaft ist weitgehend von fossilen Brennstoffen abhängig, aber das von ihnen emittierte CO2 stellt eine ernsthafte Bedrohung für das Klima dar“, sagt Shu Ping Lau, Co-Autor des Artikels. „Wir möchten die elektrokatalytische CO2-Reduktionstechnologie (ECO2R) nutzen, um große Mengen CO2 wieder in den Kohlenstoffkreislauf einzuführen und so dem Klimawandel entgegenzuwirken. Leider hat die bisherige Forschung gezeigt, dass die Langlebigkeit des ECO2R-Systems eine bedeutende Herausforderung darstellt und bestehende Lösungen nicht länger als 200 Stunden in der Ethylen (C2H4)-Produktion halten können.“
Im Rahmen ihrer Forschung entwickelten die Wissenschaftler eine Elektrolyse-Architektur, die eine recyclingfähige kathodische Umgebung ohne den Einsatz von Alkalimetallionen ermöglicht. Dieses System, das APMA MEA genannt wird, verwendet reines Wasser als Anolyt.
„In unserem APMA MEA ECO2R-System haben wir erfolgreich eine recyclingfähige kathodische Umgebung entwickelt, in der CO2 mit Wasser reagiert und auf der Kathode Ethylen (C2H4) und Hydroxidionen bildet, während Wasser auf der Anode zu Sauerstoff (O2) und Protonen (H+) oxidiert wird. Die entstehenden Hydroxidionen und Protonen kombinieren sich innerhalb der Membran zu reinem Wasser“, erklärt Lau.
Die neue Technologie zur CO2-Reinigung mit reinem Wasser könnte ein Durchbruch im Kampf gegen CO2-Emissionen sein und neue Anwendungen für dieses Gas schaffen. Sie ebnet den Weg für eine nachhaltigere Zukunft, in der Treibhausgase nicht mehr als Abfall, sondern als wertvolle Ressourcen für die chemische und materielle Produktion betrachtet werden.
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