Díjnyertes Dr. Pellumbi: Forradalom a CO2-elektrolízisben!

Díjnyertes Dr. Pellumbi: Forradalom a CO2-elektrolízisben!

Dr. Kevinjeorjios Pellumbi 2025. április 9-én kapta meg a Német Kémikusok Társasága (GDCh) Kémiai és Energia Szakosztálya doktori díjat. A díjat a „Holisztikus út létrehozása a CO2 elektroredukciójához és elektrokémiai hidrogénezéseihez” című disszertációjáért kapta. Sajnos Pellumbi nem tudott részt venni a duisburgi díjátadó ünnepségen, ezért Prof. Dr. Ulf-Peter Apfel, doktori témavezetője vette át a díjat a nevében. Apfel a Ruhr-i Egyetemen található Fraunhofer Környezet-, Biztonság- és Energiatechnológiai Intézet UMSICHT Szervetlen Kémia I. kutatócsoportjának és Elektroszintézis Tanszékének vezetője.

Tudományos munkája során Pellumbi értékes betekintést nyújtott az energiaátmenetbe, ami indokolta a díjat. Dr. Nils Bottke a BASF SE-től beszédében méltatta Pellumbi elektrokatalitikus technológiákkal kapcsolatos munkájának jelentőségét. Ezek a technológiák kulcsfontosságúak a vegyszerek és üzemanyagok fenntartható előállításához. Pellumbi kiemeli a CO2 elektrolízisben és az elektrokémiai hidrogénezési reakciókban rejlő nagy lehetőségeket az üvegházhatású gázok kibocsátásának csökkentésében és a vegyipar villamosításában.

Innovatív megközelítések a CO2 csökkentésére

Ezeknek a technológiáknak az ipari megvalósítása azonban még csak a kezdeti szakaszban van. A jelenlegi kihívások közé tartoznak a lassú és nem hatékony fejlesztési útvonalak, valamint a robusztus és költséghatékony katalizátorok hiánya. A Pellumbi azt tanulmányozza, hogy a CO2 elektrolízis és az elektrokémiai hidrogénezési reakciók hogyan optimalizálhatók ipari alkalmazásokhoz. Ezzel összefüggésben számos szabadalmat nyújtott be, többek között egy új katalizátorrétegre és egy gázdiffúziós rétegre.

A CO2 elektrokémiai redukciójának központi szempontja a szén-dioxid felhasználható vegyi termékekké történő átalakítása, ami a klímaváltozás szempontjából kiemelt jelentőségű. A cél a légkör CO2-kibocsátásának specifikus csökkentése és vegyipari termékek előállítására való felhasználhatósága. Az ezzel a témával kapcsolatos munka egyértelmű tendenciát mutat a meglévő elektrolitikus rendszerek optimalizálása felé az új katalizátorok és elektródák fejlesztése helyett.

Technológiai fejlesztések és kihívások

Biztató példa a nulla rés elektrolizátor, amelyet a Fraunhofer UMSICHT, a Ruhr Egyetem Bochum és az RWTH Aachen vizsgál. Ez az elektrolizátor szilárdtest elektrolitot használ, és olyan előnyei vannak, mint a nagy energiahatékonyság és a jó skálázhatóság. Ami különösen fontos, hogy ehhez a rendszerhez nincs szükség folyékony katolitra.

Jelentős előrelépés történt az ohmos ellenállás speciális minimalizálásával, valamint a stabilitás és a Faraday hatékonyság javításával. Akár 10 órás stabilitás 3 V és 300 mA cm-2 mellett érhető el, ami háromszoros javulást jelent. A zéró-rés elektrolízisről publikált tanulmány szintén növelte a Faraday-hatásfokot 14%-ról 60%-ra.

A kutatások azonban azt is kimutatták, hogy vannak olyan kritikus paraméterek, mint például a vízgazdálkodás, amelyek befolyásolhatják a teljesítményt. A túl sok víz elárasztáshoz vezethet, míg a túl alacsony anioncserélő membrán teljesítmény csökkentheti a teljesítményt. Ezek az eredmények kulcsfontosságúak a technológia továbbfejlesztése és az elektrolízis folyamatok optimalizálása szempontjából.

Összegezve elmondható, hogy Dr. Pellumbi munkássága és a CO2 elektrolízis területén elért eredmények nemcsak a tudomány számára fontosak, hanem fontos lépést is jelentenek a fenntartható vegyipar felé. Az akadémiai kutatás és az ipari alkalmazás közötti szinergiák egyre fontosabbá válnak.