Kira Henke

 

Untersuchung der Katalysatorabscheidung auf Kohlenstoffnanofasermatten zur Anwendung in der CO2-Reduktion zu Formiat

CV der Elektrolyse von CO2 mit Sn-Elektrode & REM-Bild von SnO2 auf CNF. Urheberrecht: K. Henke CV der Elektrolyse von CO2 mit Sn-Elektrode & REM-Bild von SnO2 auf CNF.

In den letzten Jahren wurden der Klimawandel und die damit verbundene Energiewende zu den wichtigsten Themen in Politik und Wissenschaft. Durch Wind- und Solarenergie wird, abhängig von der Wetterlage, in manchen Phasen mehr und in anderen Phasen weniger Strom produziert als benötigt. Entsprechend ist es nun wichtig Methoden zu entwickeln, um erneuerbar produzierten Strom zu speichern. Eine Möglichkeit ist die Verwendung des Stroms für die Elektrolyse von Kohlenstoffdioxid (CO2). Durch die Elektrolyse findet die Speicherung des Stroms in chemischen Produkten wie z.B. Kohlenstoffmonoxid (CO), Ethanol oder Formiat statt. Die Selektivität bezüglich eines bestimmten Produktes ist dabei abhängig von der Wahl des Katalysatormaterials.

In dieser Masterarbeit werden Zinn- bzw. bimetallische Zinn-Bismut-Katalysatoren untersucht, welche eine Selektivität bezüglich Formiat (HCOO-) aufweisen. Das Metall wird als Nanostruktur auf elektrogesponnenen Kohlenstoffnanofasermatten (CNF) abgeschieden. Auf diese Weise werden Elektroden für die Anwendung in der CO2-Reduktion hergestellt und später getestet. Die Art der Abscheidung und die Faradayschen Effizienzen bezüglich der Formiat-Produktion werden untersucht, sodass ein geeigneter Weg für die Reduktion von CO2 zu Formiat entwickelt wird. Als Abscheidungsmethoden werden Hydrothermalsynthese und Elektroabscheidung von Zinnoxid bzw. Zinn durchgeführt. Die Elektrolyse findet, mit den hergestellten Elektroden als Arbeitselektrode, in einer H-Zelle statt. Dabei werden die erzeugten gasförmigen Produkte mit Hilfe von in-situ Gaschromatographie und das flüssige Formiat mit Hilfe von Ionenchromatographie analysiert.