CO2-Elektroreduktion zu Synthesegas mit abstimmbarer Zusammensetzung in einem künstlichen Blatt

Künstliche Blätter (a-leaves) können Kohlendioxid mit Hilfe von Sonnenenergie zu Synthesegas reduzieren und könnten mit thermo- und biokatalytischen Technologien kombiniert werden, um die Produktion wertvoller Produkte zu dezentralisieren. Durch die bedarfsgerechte Bereitstellung variabler CO:H2-Verhältnisse könnten a-leaves in den meisten dieser Hybridsysteme optimale Kombinationen ermöglichen und die Verteilung der Produkte steuern. Die derzeitigen Konstruktionsverfahren für a-leaves konzentrieren sich jedoch auf das Erreichen einer hohen Leistung bei einer vorgegebenen Synthesegaszusammensetzung. Diese Studie zeigt, dass die Einbeziehung des Elektrolytstroms als Konstruktionsvariable eine flexible Produktion ohne Leistungseinbußen ermöglicht. Das Konzept wurde an einem a-leaf mit einer handelsüblichen Zelle, einem Cu2O:Inx-Kathodenkatalysator und einem kostengünstigen amorphen Silizium-Dünnschicht-Photovoltaikmodul getestet. Syngas mit einem CO:H2-Verhältnis im Bereich von 1,8-2,3 konnte mit einer Abweichung von nur 2 % von der optimalen Zellenspannung erzeugt werden und war allein durch den Katholytfluss steuerbar. Diese Eigenschaften könnten für nachgeschaltete Technologien wie die Fischer-Tropsch-Synthese und die anaerobe Fermentation von Vorteil sein.

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https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cssc.202301398