Vítěz ceny Dr. Pellumbi: Revoluce v elektrolýze CO2!

Vítěz ceny Dr. Pellumbi: Revoluce v elektrolýze CO2!

Dr. Kevinjeorjios Pellumbi byl 9. dubna 2025 oceněn doktorandskou cenou Chemické a energetické sekce Společnosti německých chemiků (GDCh). Cena mu byla udělena za jeho dizertační práci s názvem „Vytváření holistických cest pro elektroredukci CO2 a elektrochemické hydrogenace“. Pellumbi se bohužel nemohl zúčastnit slavnostního předávání cen v Duisburgu, a tak cenu jeho jménem převzal prof. Dr. Ulf-Peter Apfel, jeho školitel doktorského studia. Apfel je vedoucí výzkumné skupiny Anorganická chemie I a oddělení elektrosyntézy ve Fraunhoferově institutu pro environmentální, bezpečnostní a energetické technologie UMSICHT na Ruhr University.

Ve své vědecké práci přispěl Pellumbi cennými poznatky o energetickém přechodu, což odůvodnilo ocenění. Dr. Nils Bottke z BASF SE ve svém projevu ocenil relevanci Pellumbiho práce zaměřené na elektrokatalytické technologie. Tyto technologie jsou klíčové pro udržitelnou výrobu chemikálií a paliv. Pellumbi zdůrazňuje velký potenciál elektrolýzy CO2 a elektrochemických hydrogenačních reakcí pro snížení emisí skleníkových plynů a elektrifikaci chemického průmyslu.

Inovativní přístupy ke snižování CO2

Průmyslová implementace těchto technologií je však stále v rané fázi. Současné výzvy zahrnují pomalé a neefektivní cesty vývoje a nedostatek robustních a nákladově efektivních katalyzátorů. Pellumbi studuje, jak lze elektrolýzu CO2 a elektrochemické hydrogenační reakce optimalizovat pro průmyslové aplikace. V této souvislosti podal několik patentů, včetně nové vrstvy katalyzátoru a vrstvy difúze plynu.

Ústředním aspektem elektrochemické redukce CO2 je přeměna oxidu uhličitého na využitelné chemické produkty, což má velký význam s ohledem na změnu klimatu. Cílem je cíleně snížit CO2 v atmosféře a učinit ji využitelnou pro výrobu chemických produktů. Práce na tomto tématu ukazují jasný trend k optimalizaci stávajících elektrolytických systémů namísto vývoje nových katalyzátorů a elektrod.

Technologický vývoj a výzvy

Povzbudivým příkladem je elektrolyzér s nulovou mezerou, který zkoumají Fraunhofer UMSICHT, Ruhr University Bochum a RWTH Aachen. Tento elektrolyzér používá elektrolyt v pevné fázi a má výhody, jako je vysoká energetická účinnost a dobrá škálovatelnost. Zvláště důležité je, že tento systém nevyžaduje kapalný katolyt.

Významného pokroku bylo dosaženo specifickou minimalizací ohmického odporu a zlepšením stability a Faradayovy účinnosti. Bylo možné dosáhnout stability až 10 hodin při 3 V a 300 mA cm-2, což odpovídá zlepšení o faktor tři. Publikovaná studie o elektrolýze s nulovou mezerou také zvýšila Faradayovu účinnost pro CO ze 14 % na více než 60 %.

Výzkum však také ukázal, že existují kritické parametry, jako je hospodaření s vodou, které mohou ovlivnit výkon. Příliš velký přívod vody může vést k zaplavení, zatímco příliš nízký výkon aniontoměničové membrány může snížit výkon. Tyto poznatky jsou klíčové pro další vývoj technologie a pro optimalizaci procesů elektrolýzy.

Souhrnně lze říci, že práce Dr. Pellumbiho a pokroky v oblasti elektrolýzy CO2 nejsou důležité pouze pro vědu, ale představují také důležitý krok k udržitelnému chemickému průmyslu. Synergie mezi akademickým výzkumem a průmyslovou aplikací jsou stále důležitější.