Einfluss von Eisenionen auf die Niedertemperatur CO2 Elektrolyse

Abstract

AbstractDa die elektrochemische Umwandlung von CO2 als Schlüsseltechnologie im Kampf gegen den Klimawandel betrachtet wird, werden erhebliche Maßnahmen eingesetzt um ihre Entwicklung zu beschleunigen. Der Vorteil der CO2 Elektrolyse bei niedrigen Temperaturen im Gegensatz zu Hochtemperatur‐elektrolyseuren liegt in der Möglichkeit zur direkten Umsetzung von CO2 zu technisch relevanten Chemikalien. Die Niedertemperatur‐CO2‐Elektrolyse ist jedoch nur bei hoher Effizienz und Stabilität wirtschaftlich rentabel. Obwohl die verwendeten Zelldesigns Ähnlichkeiten mit den etablierten Brennstoff‐ oder auch den weiter entwickelten Wasser‐Elektrolyse‐Zellen aufweisen, müssen verschiedene Designaspekte und einzelne Komponenten adaptiert werden. Aufgrund der Komplexität des Gesamtsystems werden in der Entwicklung oftmals nur einzelne Zellkomponenten optimiert, ohne dass etwaige Einflussfaktoren, die im Zusammenspiel mit anderen Bestandteilen auftreten, berücksichtigt werden. Dass eine ganzheitliche Systembetrachtung bei der Optimierung von Niedertemperatur‐CO2‐Elektrolyseuren notwendig ist, zeigt die Betrachtung des Einflusses von Eisenionen auf die Gesamtzelle deutlich, da nur so bspw. Kreuzkontaminierung gemieden werden kann. Da Eisenionen (Fe) als Verunreinigung omnipräsent sind, wurde ihr Einfluss auf einzelne Zellkomponenten schon vielfach untersucht. Die Zugabe von Eisen erhöht die Aktivität von Nichtedelmetallanoden, gleichzeitig aber tritt eine Verschlechterung der Kathodenaktivität ein und der Membranabbau wird katalysiert. Im Folgenden stellen wir anhand bestehender Literatur, die sich meist auf einzelne Komponenten fokussiert, den Einfluss von Fe‐Spezien in der CO2 Elektrolyse‐Zelle ganzheitlich dar. Hierbei wird ersichtlich, dass das Zusammenspiel zwischen den einzelnen Bestandteilen bei der Zelloptimierung berücksichtigt werden muss.