Víťaz ceny Dr. Pellumbi: Revolúcia v elektrolýze CO2!

Víťaz ceny Dr. Pellumbi: Revolúcia v elektrolýze CO2!

Dr. Kevinjeorjios Pellumbi bol 9. apríla 2025 ocenený doktorandskou cenou Chemistry & Energy Section Spoločnosti nemeckých chemikov (GDCh). Cena mu bola udelená za dizertačnú prácu s názvom „Vytváranie holistických ciest pre elektroredukciu CO2 a elektrochemické hydrogenácie“. Žiaľ, Pellumbi sa nemohol zúčastniť na slávnostnom odovzdávaní cien v Duisburgu, a tak cenu v jeho mene prevzal profesor Dr. Ulf-Peter Apfel, jeho doktorand. Apfel je vedúcim výskumnej skupiny Anorganická chémia I a oddelenia elektrosyntézy vo Fraunhoferovom inštitúte pre environmentálne, bezpečnostné a energetické technológie UMSICHT na Ruhrskej univerzite.

Pellumbi vo svojej vedeckej práci prispel cennými poznatkami o energetickom prechode, čo odôvodnilo ocenenie. Dr. Nils Bottke z BASF SE vo svojom prejave ocenil relevantnosť Pellumbiho práce zameranej na elektrokatalytické technológie. Tieto technológie sú kľúčové pre udržateľnú výrobu chemikálií a palív. Pellumbi zdôrazňuje veľký potenciál elektrolýzy CO2 a elektrochemických hydrogenačných reakcií na zníženie emisií skleníkových plynov a elektrifikáciu chemického priemyslu.

Inovatívne prístupy k znižovaniu CO2

Priemyselná implementácia týchto technológií je však stále v počiatočnom štádiu. Súčasné výzvy zahŕňajú pomalé a neefektívne cesty vývoja a nedostatok robustných a nákladovo efektívnych katalyzátorov. Pellumbi študuje, ako možno optimalizovať elektrolýzu CO2 a elektrochemické hydrogenačné reakcie pre priemyselné aplikácie. V tejto súvislosti podal niekoľko patentov, vrátane novej vrstvy katalyzátora a vrstvy difúzie plynu.

Ústredným aspektom elektrochemickej redukcie CO2 je premena oxidu uhličitého na využiteľné chemické produkty, čo má veľký význam z hľadiska klimatických zmien. Cieľom je cielene znížiť CO2 v atmosfére a urobiť ho využiteľným na výrobu chemických produktov. Práca na tejto téme ukazuje jasný trend smerom k optimalizácii existujúcich elektrolytických systémov namiesto vývoja nových katalyzátorov a elektród.

Technologický vývoj a výzvy

Povzbudzujúcim príkladom je elektrolyzér s nulovou medzerou, ktorý skúmajú Fraunhofer UMSICHT, Ruhr University Bochum a RWTH Aachen. Tento elektrolyzér používa elektrolyt v tuhom stave a má výhody, ako je vysoká energetická účinnosť a dobrá škálovateľnosť. Obzvlášť dôležité je, že tento systém nevyžaduje kvapalný katolyt.

Významný pokrok sa dosiahol špecifickou minimalizáciou ohmického odporu a zlepšením stability a Faradayovej účinnosti. Bolo možné dosiahnuť stabilitu až 10 hodín pri 3 V a 300 mA cm-2, čo zodpovedá zlepšeniu o faktor tri. Publikovaná štúdia o elektrolýze s nulovou medzerou tiež zvýšila Faradayovu účinnosť pre CO zo 14 % na viac ako 60 %.

Výskum však tiež ukázal, že existujú kritické parametre, ako je hospodárenie s vodou, ktoré môžu ovplyvniť výkon. Príliš veľa vody môže viesť k zaplaveniu, zatiaľ čo príliš nízky výkon aniónovej výmennej membrány môže znížiť výkon. Tieto poznatky sú kľúčové pre ďalší vývoj technológie a pre optimalizáciu procesov elektrolýzy.

V súhrne možno povedať, že práca Dr. Pellumbiho a pokroky v oblasti elektrolýzy CO2 nie sú dôležité len pre vedu, ale predstavujú aj dôležitý krok k trvalo udržateľnému chemickému priemyslu. Synergie medzi akademickým výskumom a priemyselnou aplikáciou sú čoraz dôležitejšie.