Fraunhofer-Institut für WindenergiesystemeAuf einen Blick
- Die Produktion von Plattformchemikalien in der chemischen Industrie nutzt fossile Rohstoffe und ist daher für die hohen CO2-Emissionen der Branche mitverantwortlich.
- Im Forschungsprojekt DIAMOND entwickeln die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eine wirtschaftliche Alternative auf Basis von nachhaltigen Kohlenstoffrohstoffen und unter Einsatz neuartiger bor-dotierter Diamantelektroden.
- In einem Teilprojekt verantwortet das Fraunhofer IWES die Entwicklung und Erprobung von Zero-Gap-CO2-Elektrolysezellen.
Herausforderung
Die chemische Industrie benötigt zahlreiche Grundstoffe, die derzeit vor allem unter Einsatz fossil gewonnener Ausgangsstoffe und fossiler Energie hergestellt werden. Um sie zu ersetzen, müssen künftig erneuerbare Energien und nachhaltige Kohlenstoffrohstoffe wie CO2 und Biomasse zum Einsatz kommen. Eine wichtige Plattformchemikalie ist Formaldehyd, das durch selektive katalytische Oxidation von Methanol hergestellt wird. Noch allerdings kann die elektrochemische CO2-Umwandlung zu Formaldehyd nicht wirtschaftlich und im industriellen Maßstab betrieben werden, da einerseits entsprechende Kathoden und Anoden aus verfügbaren Rohstoffen fehlen und andererseits an der Anode lediglich „billiger“ Sauerstoff erzeugt wird.
Lösung
Das internationale Forschungsprojekt DIAMOND adressiert diese Probleme und entwickelt langlebige Elektroden und elektrochemische Prozesse für die Umwandlung von Kohlendioxid in Plattformchemikalien. Der Fokus liegt dabei auf bor-dotierten Diamantelektroden. Ziel ist, die Eignung von Elektroden auf Kohlenstoffbasis zu validieren, wodurch die Verwendung kritischer seltener Elemente entfällt. Gleichzeitig soll durch ein innovatives Elektrolyseverfahren unter Einsatz von biobasierten Säuren ein wertvolles Nebenprodukt entstehen.
Das Fraunhofer IWES ist in einem Teilprojekt für die Entwicklung und Erprobung von Zero-Gap-CO2-Elektrolysezellen unter industrierelevanten Bedingungen in einem Teststand verantwortlich. Dies schließt insbesondere die Analyse und Bewertung des Dauerbetriebs sowie die Maßstabsvergrößerung ein.
Mehrwert
DIAMOND stellt der Industrie ein validiertes, wirtschaftliches und klimafreundliches Elektrolyseverfahren zur Produktion einer viel genutzten Plattformchemikalie zur Verfügung. Es liefert damit einen wichtigen Beitrag zur Emissionsreduzierung der chemischen Industrie. Gleichzeitig verringern die in DIAMOND entwickelten Elektroden den Einsatz seltener Erden in Elektrolyseverfahren.
