Inbetriebnahme eines alkalischen Niedertemperatur-CO2-Elektrolyseur und Durchführung einer Parameterstudie über die Leistungsfähigkeit der Kathode

Kurzfassung

Mit der CO2-Elektrolyse gibt es ein Verfahren, die die CO2-neutrale Herstellung von chemischen Stoffen wie Formiat, Methanol, Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe ermöglicht und zur Speicherung von elektrischer Energie aus Erneuerbaren Energien genutzt werden kann. In dieser Arbeit wird ein Teststand zur CO2-Elektrolyse untersucht, der zur Produktion von Formiat bei Umgebungstemperatur und einer Stromdichte von 95,5 mA cm−2 betrieben wird. Der Reaktor nutzt als Arbeitselektrode eine Gasdiffusionselektrode mit Zinnoxid als Katalysator und einer Matrix aus gepresstem Kohlenstoff. Als Elektrolyt wird 0,5 molare Kalilauge (KOH) verwendet. Das Ziel ist die Untersuchung des Einflusses von Gas- und Elektrolytdruck auf den Elektrolyseur sowie der Vergleich zweier Kathoden mit unterschiedlichen Materialien der Matrix. Als Ergebnis wird die Faraday-Effizienz für die Produktion von Formiat, Wasserstoff, Sauerstoff und Kohlenmonoxid bestimmt und verglichen. Die Analyse der gasförmigen Produkte erfolgt mit einem Gaschromatographen und die Bestimmung der Formiatkonzentration mittels der UV/VIS-Spektroskopie. Zudem wird die Doppelschichtkapazität der Elektrode mittels Cyclovoltammetrie bestimmt, um einen Eindruck von der Benetzung der Elektrode mit Elektrolyt zu erlangen.