Wissenschaftlerinnen der Universit?t Paderborn mit Forschungspreis ausgezeichnet
Mit dem neuen Klimaschutzgesetz hat sich Deutschland zur Treibhausgasneutralit?t bis 2045 verpflichtet. Dafür müssen Emissionen vermieden, CO2 aus der Atmosph?re entfernt und fossile Energietr?ger durch erneuerbare ersetzt werden. Laut Expert*innen wird es allerdings auch nach 2045 noch erforderlich sein, CO2 abzuscheiden und anschlie?end zu nutzen oder in tiefliegenden Gesteinsschichten zu speichern – bekannt unter den Abkürzungen CCS, CCU und CCUS (?Carbon Capture, Utilisation and Storage“, auf Deutsch Kohlenstoffabscheidung, Nutzung und Speicherung). Im Dienste dieser Bestrebungen steht ein neues Forschungsprojekt der Universit?t Paderborn, bei dem sogenannte ??bergangsmetall-CO2-Batterien (TMBCs)“ entwickelt werden sollen. Die Batterien versprechen nicht nur die Speicherung erneuerbarer Energien, sondern auch die Verringerung von CO2-Emissionen. Für ihr Vorhaben ?CO2BATT“ wurden Jun.-Prof. Dr. María Nieves López Salas und PD Dr. Teresa de los Arcos de Pedro, beide vom Department Chemie, jetzt mit dem Forschungspreis der Universit?t ausgezeichnet.
CO2-Reduktion durch neuartige Elektroden
?CO2-Batterien bieten gro?es Potenzial für den Klimaschutz. 360直播吧 k?nnten dazu beitragen, die Abh?ngigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern und den Weg für umweltfreundlichere Energiequellen zu ebnen“, erkl?rt López Salas, die sich in ihrer Forschung auf nachhaltige Materialchemie konzentriert. ?Aber sie bringen auch gro?e Herausforderungen mit sich“, so die Wissenschaftlerin weiter. Aktuelle Hürden reichen von der geringen L?slichkeit von Kohlenstoffdioxid bis hin zu einer hohen ?berspannung, zu der es bei der Umwandlung von gasf?rmigem CO2 zu einem festen Karbonat in der Kathode kommt. Darüber hinaus sch?digen unerwünschte Nebenprodukte, die w?hrend dieses Prozesses entstehen, die Kathodenmaterialien.
Zum Vergleich: Herk?mmliche Lithium-Ionen-Batterien haben zwei Elektroden. Eine Anode – umgangssprachlich als Minuspol bezeichnet – und eine Kathode, den Pluspol, an dem durch verschiedene chemische Reaktionen die Energiespeicherung erfolgt. Allerdings haben sie eine gro?e Schwachstelle, denn ?Lithium-Ionen-Batterien sind nicht recycelbar. Zugunsten von Nachhaltigkeitsaspekten betrachten wir den TMBCs-Produktzyklus deshalb von Anfang an“, erg?nzt de los Arcos de Pedro. Hier kommt CO2BATT ins Spiel: ?Mittels fortschrittlicher R?ntgenspektroskopie wollen wir ein tiefgreifendes Verst?ndnis der Wechselwirkungen bei der CO2-Reduktion an kohlenstoffbasierten Kathoden, die mit ?bergangsmetallen wie Eisen, Zink oder Aluminium angereichert sind, erlangen. Das ist der Weg zur Entwicklung neuer, vollst?ndig recycelbarer Batterien, die Energie aus dem CO2 erzeugen, das sie der Atmosph?re entziehen“, so de los Arcos de Pedro weiter. Dazu López Salas: ?Die Herausforderung besteht darin, eine hohe Aktivit?t und Selektivit?t der CO2-Umwandlung zu erreichen. Dafür ist es wichtig, die spezifischen Stellen auf der Kohlenstoff-Metall-Oberfl?che zu kennen, die die Umwandlung von ?bergangsmetall-Ionen in ein Karbonat durch CO2-Reduktion beeinflussen. Das wurde bisher jedoch kaum erforscht.“
Das Projekt ist in verschiedene Arbeitspakete unterteilt, von der Herstellung von Kathodenmaterialien über elektrochemische Tests bis hin zur Entwicklung einer speziellen elektrochemischen Zelle für R?ntgenspektroskopiemessungen. Dieser umfassende Ansatz erm?glicht es den Forscherinnen, die Mechanismen zu verstehen, die der CO2-Reduktion und Energiespeicherung zugrunde liegen. Der Erfolg von CO2BATT verspricht nicht nur Fortschritte bei der Entwicklung effizienterer TMCBs, sondern k?nnte auch Auswirkungen auf ein breiteres Spektrum von Technologien zur CO2-Abscheidung und -Nutzung haben.
H?chste Auszeichnung der Universit?t für Nachhaltigkeitsforschung
?Projekte wie CO2BATT haben eine unglaublich hohe Relevanz. 360直播吧 stehen im Einklang mit den globalen Bemühungen um Nachhaltigkeit und demonstrieren eindrucksvoll das Engagement der Universit?t in der F?rderung innovativer L?sungen“, erl?utert Prof. Dr. Johannes Bl?mer die Entscheidung, das Vorhaben für den mit 150.000 Euro dotierten Forschungspreis auszuw?hlen. Der Vizepr?sident für Forschung und wissenschaftlichen Nachwuchs erg?nzt: ?Durch die Erweiterung der wissenschaftlichen Kenntnisse über Energiespeicherung und Kohlenstoffabscheidung tr?gt CO2BATT zu den globalen Bestrebungen bei, den Klimawandel zu bek?mpfen und erneuerbare Energietechnologien voranzutreiben. Die Forschungsergebnisse k?nnten weitreichende Implikationen haben und neue Wege für die Nutzung von CO2 als Ressource er?ffnen.“
