< Terug naar vorige pagina

Project

Alternatieve elektrokatalytische strategieën voor CO2-elektroreductie naar producten met hogere elektronen en hogere koolstof

De opwarming van de aarde als gevolg van de CO2-emissies van het industriële tijdperk is een belangrijk maatschappelijk probleem en een groeiend publiek bewustzijn roept om beleidsmaatregelen. Een gedragsverandering is belangrijk, maar technologie moet ook met oplossingen komen om de uitstoot te verminderen en hopelijk zelfs om te keren. Met een snelgroeiende wereldbevolking en een voortdurende toename van de vraag naar energie, is het duidelijk dat een eenzame overschakeling op hernieuwbare energiebronnen niet voldoende zal zijn om de temperatuurstijging ruim onder +2oC boven het pre-industriële niveau te houden. Bovendien is kooldioxide niet alleen een product van energie door verbranding, maar ook een afvalproduct van de chemische industrie. Zo is de cementindustrie verantwoordelijk voor 10% van de CO2-uitstoot, waarvan ongeveer de helft als bijproduct van het kalkproductieproces zelf. Een technologie die CO2 kan omzetten in waardevolle producten door middel van elektrolyse, zou daarom CO2 in een waardevolle voorloper veranderen en het economische waarde geven. Bij imec onderzoeken we concepten voor het gelijktijdig opvangen en omzetten van CO2 rechtstreeks uit lucht of puntbronnen zoals fabrieksschoorstenen om residentiële en industriële installaties mogelijk te maken voor lokale productie van hernieuwbare brandstoffen en synthese van fijnchemicaliën. Op grote schaal zal het de CO2-uitstoot helpen verminderen en zou het het technologische instrument kunnen zijn om uiteindelijk de trend met 'negatieve emissies' te keren. De elektrochemische reductie van CO2 aangedreven door hernieuwbare energiebronnen heeft het potentieel om waardevolle koolstofverbindingen zoals CO, CH4 en mierenzuur te leveren, evenals koolwaterstoffen met een korte keten zoals ethyleen. De huidige CO2-elektrolyzers zijn beperkt in efficiëntie en resulteren in mengsels van verschillende koolstofsoorten. Daarom is meer onderzoek nodig om zeer actieve en selectieve elektrokatalysatoren voor de CO2-reductie te vinden. Dit doctoraatsproject heeft tot doel een nieuwe mechanistische benadering te ontwikkelen voor de engineering van reactiepaden met behulp van halfgeleidende elektrokatalysatoren. Je toont de haalbaarheid van de nieuwe aanpak, stelt de methodologie vast en ontdekt de 'knoppen om aan te draaien' voor het sturen van het reactiemechanisme. In het bijzonder zullen we halfgeleidermaterialen van nanoformaat identificeren voor hoge selectiviteit van moleculen met n>4; bijv. methanol, ethanol en/of ethyleen. Verder willen we een soortgelijk principe gebruiken om de levensduur van de katalysator te verlengen door de elektroreductie naar koolstofafzettingen uit te schakelen, waardoor katalysatorvergiftiging wordt voorkomen.

Datum:11 okt 2021 →  Heden
Trefwoorden:Carbon Dioxide Reduction, Electrochemistry, Mesoporous Oxide Layers, Nanocatalyst
Disciplines:Elektrochemie
Project type:PhD project