Ferdi Schüth

Heterogene Katalyse – ein zentrales Thema in der Chemie zwischen Grundlagenforschung und kommerzieller Nutzung

Die heterogene Katalyse ist für die chemische Produktion und Energieumwandlung von entscheidender Bedeutung, doch die Entdeckung von Katalysatoren erfolgt nach wie vor weitgehend empirisch. Während High Throughput Experimentation – dessen Pionierarbeit das Unternehmen High Throughput Experimentation in Heidelberg (hte) geleistet hat – die Innovation beschleunigt hat, entwickelt sich auch die Mechanokatalyse zu einem nachhaltigen Durchbruch. Durch die Anwendung mechanischer Energie (z. B. Kugelmahlen) erzielen Reaktionen unter milderen Bedingungen höhere Ausbeuten, darunter auch der Haber-Bosch-Prozess, der potenziell bei Raumtemperatur und atmosphärischem Druck durchgeführt werden könnte. Dieser Ansatz, der nun allmählich in die kommerzielle Nutzung übergeht, verspricht eine effizientere und nachhaltigere chemische Synthese.

Ferdi Schüth (Max-Planck-Institut für Kohlenforschung, Mülheim an der Ruhr, Deutschland)

Janine Lichtenberger

Herstellung von Dünnschicht-Ag-Elektroden für die nachhaltige und hocheffiziente Elektroreduktion von CO₂ zu CO

Die CO₂-Elektroreduktion (CO₂RR) bietet einen vielversprechenden Weg, CO₂ als Kohlenstoffquelle zu verwerten, wobei CO ein zentraler industrieller Rohstoff ist. Während Gold (Au) nach wie vor der Standardkatalysator ist, gilt Silber (Ag) als die beste Alternative. Aufgrund seiner hohen Kosten sollte die benötigte Ag-Menge für skalierbare Anwendungen jedoch minimiert werden. Der vorgestellte Ansatz besteht in der Entwicklung nachhaltiger, effizienter Gasdiffusionselektroden auf Ag-Basis durch Sputterabscheidung und trockener Nachbehandlungsmodifikation, wodurch der Ag-Verbrauch minimiert und gleichzeitig eine hohe Aktivität mit Stromdichten >20 mA·cm⁻² bei –1,15 V vs. RHE und Selektivität (>90 % CO-Faraday-Effizienz) aufrechterhalten wird.

Unser Ansatz verbessert die Porosität, Rauheit und elektrochemische Oberfläche und sorgt für eine verbesserte Stabilität in 24-Stunden-Tests. Diese hochmoderne, roll-to-roll-kompatible Methode mit hohem Durchsatz ermöglicht eine präzise Steuerung der Morphologie und Zusammensetzung und reduziert die Materialkosten, ohne die Leistung zu beeinträchtigen. Darüber hinaus unterstützt die Technik die Abscheidung verschiedener Metalle/Legierungen und erweitert damit die Möglichkeiten für eine skalierbare CO₂-Reduktion über die CO-Produktion hinaus.

Janine Lichtenberger (AIT Wien)

Daniela Söllinger

Hydratisiertes Vanadiumoxid – ein vielversprechendes Kathodenmaterial für Lithium-Ionen- und Natrium-Ionen-Batterien

Während Lithium-Ionen-Batterien den Energiespeichermarkt dominieren, treiben begrenzte Lithiumreserven und steigende Kosten die Suche nach Alternativen voran. Natrium-Ionen-Batterien sind zwar seit kurzem auf dem Markt, liegen jedoch in puncto Leistung noch zurück. Hydratisiertes Vanadiumoxid (V₃O₇·H₂O) erweist sich als vielversprechendes Kathodenmaterial, das eine reversible Li⁺- und Na⁺-Interkalation ermöglicht.

Durch Vorinterkalation, Substitution und Kompositbildung werden die elektrochemischen Eigenschaften von V₃O₇·H₂O sowohl für Lithium- als auch für Natrium-Ionen-Systeme optimiert, was eine vielversprechende Lösung zur Verbesserung der Leistung von Natrium-Ionen-Batterien darstellt.

Daniela Söllinger (Paris-Lodron-Universität Salzburg, PLUS)

Peter Weinberger

Thermochemische Energiespeicherung – ein Wegbereiter für die Ziele des EU Green Deal

Der EU Green Deal schreibt bis 2050 drastische CO2-Reduktionen in allen Sektoren vor. Während sich die öffentliche Aufmerksamkeit oft auf die den Verkehrssektor und erneuerbare Energien konzentriert, macht die industrielle Prozesswärme – die weitgehend von fossilen Brennstoffen abhängig ist – einen dominierenden Anteil am Energieverbrauch der Industrie aus.

Die thermochemische Wärmespeicherung entwickelt sich zu einer transformativen Lösung, bei der reversible Gas-Feststoff-Reaktionen genutzt werden, um industrielle Abwärme mithilfe von thermochemischen Wärmespeichermaterialien (TCMs) zu speichern und zu recyceln. Dieser Vortrag beleuchtet die neuesten TCM-Forschungsergebnisse und anwendungsorientierte Untersuchungen bis hin zu höheren TRLs.

Peter Weinberger (Technische Universität Wien)