Zdobywca nagrody dr Pellumbi: Rewolucja w elektrolizie CO2!

Zdobywca nagrody dr Pellumbi: Rewolucja w elektrolizie CO2!

Dr Kevinjeorjios Pellumbi otrzymał nagrodę doktorancką Sekcji Chemii i Energii Towarzystwa Chemików Niemieckich (GDCh) w dniu 9 kwietnia 2025 r. Nagrodę przyznano mu za rozprawę doktorską pt. „Tworzenie holistycznych ścieżek dla elektroredukcji CO2 i uwodornień elektrochemicznych”. Niestety Pellumbi nie mógł być obecny na ceremonii wręczenia nagród w Duisburgu, dlatego nagrodę w jego imieniu odebrał prof. dr Ulf-Peter Apfel, jego promotor. Apfel jest kierownikiem grupy badawczej ds. chemii nieorganicznej I oraz wydziału elektrosyntezy w Instytucie Fraunhofera ds. Technologii Środowiska, Bezpieczeństwa i Energii UMSICHT na Uniwersytecie Ruhr.

W swojej pracy naukowej Pellumbi wniósł cenne uwagi na temat transformacji energetycznej, co uzasadniło przyznanie nagrody. Dr W swoim przemówieniu Nils Bottke z BASF SE pochwalił znaczenie prac Pellumbiego dotyczących technologii elektrokatalitycznych. Technologie te mają kluczowe znaczenie dla zrównoważonej produkcji chemikaliów i paliw. Pellumbi podkreśla ogromny potencjał elektrolizy CO2 i reakcji elektrochemicznego uwodornienia w zakresie redukcji emisji gazów cieplarnianych i elektryfikacji przemysłu chemicznego.

Innowacyjne podejście do redukcji CO2

Jednakże przemysłowe wdrożenie tych technologii jest wciąż na wczesnym etapie. Obecne wyzwania obejmują powolne i nieefektywne ścieżki rozwoju oraz brak solidnych i opłacalnych katalizatorów. Pellumbi bada, w jaki sposób można zoptymalizować reakcje elektrolizy CO2 i elektrochemicznego uwodornienia do zastosowań przemysłowych. W tym kontekście zgłosił kilka patentów, w tym na nowatorską warstwę katalityczną i warstwę dyfuzyjną gazu.

Centralnym aspektem elektrochemicznej redukcji CO2 jest konwersja dwutlenku węgla w użyteczne produkty chemiczne, co ma ogromne znaczenie w obliczu zmian klimatycznych. Celem jest specyficzna redukcja CO2 w atmosferze i umożliwienie jego wykorzystania do produkcji produktów chemicznych. Prace nad tym tematem pokazują wyraźny trend w kierunku optymalizacji istniejących układów elektrolitycznych zamiast opracowywania nowych katalizatorów i elektrod.

Rozwój technologiczny i wyzwania

Zachęcającym przykładem jest elektrolizer o zerowej szczelinie, nad którym pracują Fraunhofer UMSICHT, Uniwersytet Ruhr w Bochum i RWTH Aachen. Elektrolizer ten wykorzystuje elektrolit w stanie stałym i ma takie zalety, jak wysoka efektywność energetyczna i dobra skalowalność. Szczególnie ważne jest to, że system ten nie wymaga ciekłego katolitu.

Poczyniono znaczne postępy poprzez szczególne zminimalizowanie rezystancji omowej oraz poprawę stabilności i wydajności Faradaya. Można osiągnąć stabilność do 10 godzin przy 3 V i 300 mA cm-2, co odpowiada trzykrotnej poprawie. Opublikowane badanie dotyczące elektrolizy z zerową szczeliną również zwiększyło wydajność Faradaya dla CO z 14% do ponad 60%.

Badania wykazały jednak również, że istnieją krytyczne parametry, takie jak gospodarka wodna, które mogą wpływać na wydajność. Zbyt duży dopływ wody może prowadzić do zalania, natomiast zbyt niska wydajność membrany anionowymiennej może obniżyć wydajność. Odkrycia te mają kluczowe znaczenie dla dalszego rozwoju technologii i optymalizacji procesów elektrolizy.

Podsumowując, można stwierdzić, że praca dr Pellumbiego i postęp w dziedzinie elektrolizy CO2 są ważne nie tylko dla nauki, ale stanowią także ważny krok w kierunku zrównoważonego przemysłu chemicznego. Synergia między badaniami akademickimi a zastosowaniami przemysłowymi staje się coraz ważniejsza.