Prijswinnaar Dr. Pellumbi: Revolutie in CO2-elektrolyse!

Prijswinnaar Dr. Pellumbi: Revolutie in CO2-elektrolyse!

Dr. Kevinjeorjios Pellumbi ontving op 9 april 2025 de doctoraatsprijs van de afdeling Chemie & Energie van de Vereniging van Duitse Chemici (GDCh). De prijs werd hem toegekend voor zijn proefschrift getiteld “Creating Holistic Pathways for the CO2 Electroreduction and Electrochemical Hydrogenations”. Helaas kon Pellumbi de prijsuitreiking in Duisburg niet bijwonen, zodat prof. dr. Ulf-Peter Apfel, zijn promotor, de prijs namens hem in ontvangst nam. Apfel is hoofd van de onderzoeksgroep Anorganische Chemie I en de afdeling Elektrosynthese van het Fraunhofer Instituut voor Milieu-, Veiligheids- en Energietechnologie UMSICHT aan de Ruhr Universiteit.

In zijn wetenschappelijke werk heeft Pellumbi waardevolle inzichten in de energietransitie bijgedragen, wat de onderscheiding rechtvaardigde. Dr. In zijn toespraak prees Nils Bottke van BASF SE de relevantie van Pellumbi's werk gericht op elektrokatalytische technologieën. Deze technologieën zijn cruciaal voor de duurzame productie van chemicaliën en brandstoffen. Pellumbi benadrukt het grote potentieel van CO2-elektrolyse en elektrochemische hydrogeneringsreacties om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen en de chemische industrie te elektrificeren.

Innovatieve benaderingen van CO2-reductie

De industriële implementatie van deze technologieën bevindt zich echter nog in de beginfase. De huidige uitdagingen zijn onder meer langzame en inefficiënte ontwikkelingsroutes en het gebrek aan robuuste en kosteneffectieve katalysatoren. Pellumbi onderzoekt hoe CO2-elektrolyse en elektrochemische hydrogeneringsreacties kunnen worden geoptimaliseerd voor industriële toepassingen. In deze context heeft hij verschillende patenten ingediend, onder meer voor een nieuwe katalysatorlaag en een gasdiffusielaag.

Centraal bij de elektrochemische reductie van CO2 staat de omzetting van kooldioxide in bruikbare chemische producten, wat met het oog op de klimaatverandering van groot belang is. Het doel is om CO2 in de atmosfeer specifiek te verminderen en bruikbaar te maken voor de productie van chemische producten. Het werk aan dit onderwerp laat een duidelijke trend zien in de richting van het optimaliseren van bestaande elektrolytische systemen in plaats van het ontwikkelen van nieuwe katalysatoren en elektroden.

Technologische ontwikkelingen en uitdagingen

Een bemoedigend voorbeeld is de zero-gap-elektrolysator, die wordt onderzocht door Fraunhofer UMSICHT, de Ruhruniversiteit Bochum en de RWTH Aachen. Deze elektrolyseur maakt gebruik van een elektrolyt in vaste toestand en heeft voordelen zoals een hoge energie-efficiëntie en goede schaalbaarheid. Wat vooral belangrijk is, is dat dit systeem geen vloeibare katholiet vereist.

Er is aanzienlijke vooruitgang geboekt door specifiek de ohmse weerstand te minimaliseren en de stabiliteit en de Faraday-efficiëntie te verbeteren. Er kon een stabiliteit tot 10 uur bij 3 V en 300 mA cm-2 worden bereikt, wat overeenkomt met een verbetering met een factor drie. Een gepubliceerd onderzoek naar zero-gap-elektrolyse verhoogde ook de Faraday-efficiëntie voor CO van 14% naar meer dan 60%.

Onderzoek heeft echter ook aangetoond dat er kritische parameters zijn, zoals waterbeheer, die de prestaties kunnen beïnvloeden. Een te grote watertoevoer kan tot overstromingen leiden, terwijl een te lage prestatie van het anionenuitwisselingsmembraan de prestatie kan verminderen. Deze bevindingen zijn cruciaal voor de verdere ontwikkeling van de technologie en voor het optimaliseren van de elektrolyseprocessen.

Samenvattend kan worden gesteld dat het werk van Dr. Pellumbi en de vooruitgang op het gebied van CO2-elektrolyse niet alleen belangrijk zijn voor de wetenschap, maar ook een belangrijke stap vertegenwoordigen op weg naar een duurzame chemische industrie. De synergieën tussen academisch onderzoek en industriële toepassing worden steeds belangrijker.