Auhinna võitja Dr. Pellumbi: revolutsioon CO2 elektrolüüsis!

Auhinna võitja Dr. Pellumbi: revolutsioon CO2 elektrolüüsis!

Dr Kevinjeorjios Pellumbile omistati Saksa Keemikute Seltsi (GDCh) keemia- ja energeetikasektsiooni doktoriõppe auhind 9. aprillil 2025. Auhind anti talle väitekirja "Holistic Pathways for the CO2 Electroreduction and Electrochemical Hydrogenations" eest. Kahjuks ei saanud Pellumbi Duisburgis toimunud auhinnatseremoonial osaleda, mistõttu võttis tema nimel auhinna vastu tema doktoriõppe juhendaja prof dr Ulf-Peter Apfel. Apfel on Ruhri ülikooli Fraunhoferi keskkonna-, ohutus- ja energiatehnoloogia instituudi UMSICHT anorgaanilise keemia I uurimisrühma ja elektrosünteesi osakonna juhataja.

Oma teadustöös on Pellumbi andnud väärtuslikke teadmisi energia ülemineku kohta, mis õigustas auhinda. Dr Nils Bottke BASF SE-st kiitis oma kõnes Pellambi elektrokatalüütilistele tehnoloogiatele suunatud töö asjakohasust. Need tehnoloogiad on kemikaalide ja kütuste säästva tootmise jaoks üliolulised. Pellumbi tõstab esile CO2 elektrolüüsi ja elektrokeemiliste hüdrogeenimisreaktsioonide suurt potentsiaali kasvuhoonegaaside heitkoguste vähendamisel ja keemiatööstuse elektrifitseerimisel.

Uuenduslikud lähenemisviisid CO2 vähendamiseks

Nende tehnoloogiate tööstuslik rakendamine on siiski alles algusjärgus. Praeguste väljakutsete hulka kuuluvad aeglased ja ebatõhusad arendusteed ning tugevate ja kulutõhusate katalüsaatorite puudumine. Pellumbi uurib, kuidas saab optimeerida CO2 elektrolüüsi ja elektrokeemilisi hüdrogeenimisreaktsioone tööstuslikeks rakendusteks. Sellega seoses on ta esitanud mitmeid patente, sealhulgas uudse katalüsaatorikihi ja gaasi difusioonikihi jaoks.

Süsinikdioksiidi elektrokeemilise vähendamise keskne aspekt on süsinikdioksiidi muundamine kasutatavateks keemiatoodeteks, mis on kliimamuutusi silmas pidades väga oluline. Eesmärk on konkreetselt vähendada CO2 atmosfääri ja muuta see kasutatav keemiatoodete tootmiseks. Selle teemaga seotud töö näitab selget suundumust olemasolevate elektrolüütiliste süsteemide optimeerimise poole, selle asemel et töötada välja uued katalüsaatorid ja elektroodid.

Tehnoloogia areng ja väljakutsed

Julgustav näide on nullvahega elektrolüsaator, mida uurivad Fraunhofer UMSICHT, Bochumi Ruhri ülikool ja RWTH Aachen. See elektrolüsaator kasutab tahkis-elektrolüüti ja sellel on eelised, nagu kõrge energiatõhusus ja hea mastaapsus. Eriti oluline on see, et see süsteem ei vaja vedelat katolüüti.

Märkimisväärseid edusamme on saavutatud spetsiaalselt oomilise takistuse minimeerimise ning stabiilsuse ja Faraday efektiivsuse parandamisega. Saavutati kuni 10-tunnine stabiilsus 3 V ja 300 mA cm-2 juures, mis vastab kolmekordsele paranemisele. Avaldatud uuring nullvahega elektrolüüsi kohta suurendas ka Faraday efektiivsust CO jaoks 14% -lt üle 60%.

Uuringud on aga näidanud ka, et on kriitilisi parameetreid, nagu veemajandus, mis võivad jõudlust mõjutada. Liiga palju vett võib põhjustada üleujutusi, samas kui anioonivahetusmembraani liiga madal jõudlus võib jõudlust vähendada. Need leiud on tehnoloogia edasiarendamiseks ja elektrolüüsiprotsesside optimeerimiseks üliolulised.

Kokkuvõtvalt võib öelda, et dr Pellambi töö ja edusammud CO2 elektrolüüsi vallas ei ole mitte ainult teaduse jaoks olulised, vaid kujutavad endast ka olulist sammu jätkusuutliku keemiatööstuse suunas. Sünergia akadeemiliste uuringute ja tööstusliku rakenduse vahel on muutumas üha olulisemaks.