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pte20200213002 Umwelt/Energie, Produkte/Innovationen

Kat generiert Kunststoff aus Klimagas CO2

Kanadische Forscher der University of Toronto beschleunigen Produktion auf das Zehnfache


Ethen-Produktion im Labor in Toronto (Foto: Laura Pedersen, utoronto.ca)
Ethen-Produktion im Labor in Toronto (Foto: Laura Pedersen, utoronto.ca)

Toronto (pte002/13.02.2020/06:05) - Ingenieure der University of Toronto http://utoronto.ca nutzen sogenannte reversible Brennstoffzellen, die nicht nur Wasser in Wasser- und Sauerstoff aufspalten, sondern auch aus CO2 Wertstoffe in Rekordgeschwindigkeit herstellen.

Basis für Polyethylen-Herstellung

Der auf solche Elektrolyseure spezialisierte Forschungsleiter Ted Sargent lässt die Geräte Kohlenwasserstoffe wie Ethen erzeugen. Das ist ein wichtiger Ausgangsstoff zur Herstellung des Kunststoffs Polyethylen. "Ethen gehört zu den am meisten hergestellten Chemikalien. Heute wird es aus fossilen Rohstoffen hergestellt. Doch wenn es uns gelingt, es durch Upgrading von CO2 zu produzieren, ist es eine wirtschaftliche Möglichkeit, die Atmosphäre von CO2 zu entlasten", sagt Sargents Kollege Joshua Wicks.

Reversible Brennstoffzellen produzieren bisher zu wenig Ethen, um mit der Produktion auf Basis von fossilen Rohstoffen mitzuhalten. "Die Umwandlung von CO2 in Wertstoffe erfordert dreierlei", sagt das Team-Mitglied Adnan Ozden. Er nennt CO2 selbst, Wasserstoffionen, die aus Wasser stammen und elektrischen Strom, also Elektronen, die von einem metallischen Katalysator übertragen werden. Die große Herausforderung bestehe darin, CO2-Moleküle, Elektronen und Ionen schnell genug zusammenzubringen, um sie zur Reaktion zu zwingen.

Neuer Kat und ein neues Design

Ausreichende Geschwindigkeit erreichten die Forscher mit einem neuen Geräte-Design und einem Katalysator, den sie eigens für diesen Zweck entwickelt haben. Basis ist Kupfer, das jedoch nicht in Form einer Platte eingesetzt wird, sondern als kleine Teilchen, die sie in Nafion einbetteten, ein Polymer, das Ionen leitet. Es wird bereits heute in Brennstoffzellen eingesetzt, um Ionen zu leiten.

"In unseren Experimenten entdeckten wir, dass eine bestimmte Anordnung von Nafion den Transport von CO2-Molekülen erleichtert", verdeutlicht F. Pelayo García de Arquer, der ebenfalls zum Team gehört. Das gewählte Design habe dafür gesorgt, dass die Beteiligten an der Reaktion schnell genug die Katalysatoroberfläche erreichen. Die Reaktionsgeschwindigkeit sei um den Faktor zehn gestiegen. Noch ist das System aber entwicklungsbedürftig.

(Ende)
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