Носителят на наградата д-р Пелумби: Революция в електролизата на CO2!

Носителят на наградата д-р Пелумби: Революция в електролизата на CO2!

Д-р Kevinjeorjios Pellumbi получи докторската награда от секцията по химия и енергетика на Дружеството на немските химици (GDCh) на 9 април 2025 г. Наградата му беше присъдена за неговата дисертация, озаглавена „Създаване на холистични пътища за електроредукция на CO2 и електрохимични хидрогенации“. За съжаление, Пелумби не успя да присъства на церемонията по награждаването в Дуисбург, така че проф. д-р Улф-Петер Апфел, неговият докторант, прие наградата от негово име. Apfel е ръководител на изследователската група по неорганична химия I и отдела за електросинтез в Института Fraunhofer за екологични, безопасни и енергийни технологии UMSICHT в Рурския университет.

В своята научна работа Пелумби е допринесъл с ценни прозрения за енергийния преход, което оправдава наградата. В речта си Нилс Ботке от BASF SE похвали уместността на работата на Pellumbi, насочена към електрокаталитичните технологии. Тези технологии са от решаващо значение за устойчивото производство на химикали и горива. Pellumbi подчертава големия потенциал на електролизата на CO2 и реакциите на електрохимично хидрогениране за намаляване на емисиите на парникови газове и електрифициране на химическата промишленост.

Иновативни подходи за намаляване на CO2

Промишленото внедряване на тези технологии обаче все още е в ранен етап. Настоящите предизвикателства включват бавни и неефективни пътища за развитие и липса на стабилни и рентабилни катализатори. Pellumbi проучва как електролизата на CO2 и реакциите на електрохимично хидрогениране могат да бъдат оптимизирани за индустриални приложения. В този контекст той е подал няколко патента, включително за нов катализаторен слой и газодифузионен слой.

Централен аспект на електрохимичната редукция на CO2 е превръщането на въглеродния диоксид в използваеми химически продукти, което е от голямо значение с оглед на изменението на климата. Целта е специално да се намали CO2 в атмосферата и да се използва за производството на химически продукти. Работата по тази тема показва ясна тенденция към оптимизиране на съществуващите електролитни системи вместо разработване на нови катализатори и електроди.

Технологично развитие и предизвикателства

Обнадеждаващ пример е електролизаторът с нулева междина, който се изследва от Fraunhofer UMSICHT, Рурския университет Бохум и RWTH Аахен. Този електролизер използва електролит в твърдо състояние и има предимства като висока енергийна ефективност и добра скалируемост. Особено важно е, че тази система не изисква течен католит.

Постигнат е значителен напредък чрез специално минимизиране на омичното съпротивление и подобряване на стабилността и ефективността на Фарадей. Може да се постигне стабилност до 10 часа при 3 V и 300 mA cm-2, което съответства на подобрение с фактор три. Публикувано проучване за електролиза с нулева междина също повишава ефективността на Фарадей за CO от 14% до над 60%.

Изследванията обаче показват също, че има критични параметри като управление на водата, които могат да повлияят на производителността. Твърде голямото количество вода може да доведе до наводнение, докато твърде ниската производителност на анионобменната мембрана може да намали производителността. Тези открития са от решаващо значение за по-нататъшното развитие на технологията и за оптимизиране на процесите на електролиза.

В обобщение може да се каже, че работата на д-р Пелумби и напредъкът в областта на електролизата на CO2 са важни не само за науката, но също така представляват важна стъпка към една устойчива химическа индустрия. Синергиите между академичните изследвания и индустриалното приложение стават все по-важни.