Nagrajenec Dr. Pellumbi: Revolucija v elektrolizi CO2!

Nagrajenec Dr. Pellumbi: Revolucija v elektrolizi CO2!

Dr. Kevinjeorjios Pellumbi je 9. aprila 2025 prejel doktorsko nagrado Sekcije za kemijo in energijo Društva nemških kemikov (GDCh). Nagrado so mu podelili za njegovo disertacijo z naslovom »Ustvarjanje celostnih poti za elektroredukcijo CO2 in elektrokemične hidrogenacije«. Na žalost se Pellumbi ni mogel udeležiti podelitve v Duisburgu, zato je v njegovem imenu nagrado prevzel prof. dr. Ulf-Peter Apfel, njegov doktorski mentor. Apfel je vodja raziskovalne skupine za anorgansko kemijo I in oddelka za elektrosintezo na Fraunhoferjevem inštitutu za okoljsko, varnostno in energetsko tehnologijo UMSICHT na Univerzi v Porurju.

Pellumbi je v svojem znanstvenem delu prispeval dragocena spoznanja o energetski tranziciji, ki so upravičila nagrado. Nils Bottke iz BASF SE je v svojem govoru pohvalil pomembnost Pellumbijevega dela, usmerjenega v elektrokatalitske tehnologije. Te tehnologije so ključne za trajnostno proizvodnjo kemikalij in goriv. Pellumbi poudarja velik potencial elektrolize CO2 in reakcij elektrokemične hidrogenacije za zmanjšanje emisij toplogrednih plinov in elektrifikacijo kemične industrije.

Inovativni pristopi k zmanjševanju CO2

Vendar je industrijska implementacija teh tehnologij še vedno v zgodnjih fazah. Trenutni izzivi vključujejo počasne in neučinkovite razvojne poti ter pomanjkanje robustnih in stroškovno učinkovitih katalizatorjev. Pellumbi proučuje, kako je mogoče elektrolizo CO2 in elektrokemične hidrogenacijske reakcije optimizirati za industrijsko uporabo. V tem kontekstu je vložil več patentov, vključno z novo plastjo katalizatorja in plastjo za difuzijo plina.

Osrednji vidik elektrokemične redukcije CO2 je pretvorba ogljikovega dioksida v uporabne kemične produkte, kar je glede na podnebne spremembe zelo pomembno. Cilj je konkretno zmanjšati CO2 v ozračju in ga narediti uporabnega za proizvodnjo kemičnih izdelkov. Delo na to temo kaže jasen trend optimizacije obstoječih elektrolitskih sistemov namesto razvoja novih katalizatorjev in elektrod.

Tehnološki razvoj in izzivi

Spodbuden primer je elektrolizator z ničelno režo, ki ga preiskujejo Fraunhofer UMSICHT, Univerza Ruhr Bochum in RWTH Aachen. Ta elektrolizer uporablja elektrolit v trdnem stanju in ima prednosti, kot sta visoka energetska učinkovitost in dobra skalabilnost. Še posebej pomembno je, da ta sistem ne zahteva tekočega katolita.

Pomemben napredek je bil dosežen s specifičnim zmanjšanjem ohmskega upora in izboljšanjem stabilnosti in Faradayeve učinkovitosti. Dosegli smo lahko stabilnost do 10 ur pri 3 V in 300 mA cm-2, kar ustreza izboljšanju za faktor tri. Objavljena študija o elektrolizi brez vrzeli je prav tako povečala Faradayev izkoristek za CO s 14 % na več kot 60 %.

Vendar pa so raziskave tudi pokazale, da obstajajo kritični parametri, kot je upravljanje z vodo, ki lahko vplivajo na uspešnost. Prevelika količina vode lahko povzroči poplave, medtem ko lahko prenizka zmogljivost anionske izmenjevalne membrane zmanjša učinkovitost. Te ugotovitve so ključne za nadaljnji razvoj tehnologije in optimizacijo elektroliznih procesov.

Če povzamemo, lahko rečemo, da delo dr. Pellumbi in napredek na področju elektrolize CO2 nista pomembna le za znanost, ampak predstavljata tudi pomemben korak k trajnostni kemični industriji. Sinergije med akademskimi raziskavami in industrijsko uporabo postajajo vse pomembnejše.