Prozess 2: Mit Strom zu Ethen

 

Ethen ist die mit Abstand wichtigste Basischemikalie der petrochemischen Industrie und wird zu 60 Prozent als Ausgangsstoff für den Massenkunststoff Polyethylen (PE) verwendet. Wie alle Alkene wird Ethen heute aus Erdöl erzeugt. Im Leitprojekt ist es gelungen, einen elektrochemischen Prozess zur Herstellung von Ethen aus CO2 und Wasser in einem kontinuierlichen Prozess zu demonstrieren. Um dies zu erreichen, wurden mit verschiedenen Verfahren kupferbasierte Katalysatoren hergestellt, validiert und auf Gasdiffusionselektroden (GDE) aufgebracht. GDE sind Elektroden, in denen die drei Aggregatzustände fest (Katalysator), flüssig (H2O) und gasförmig (CO2) miteinander in Kontakt stehen, so dass die elektrochemische Reaktion zwischen der flüssigen und der gasförmigen Phase am Katalysator erfolgen kann. Um hohe Ausbeuten zu erzielen, wurden nicht nur die Katalysatoren und die GDE optimiert, sondern ein Demonstrator aufgebaut, in dem Elektroden bis zu einer Größe von 130 cm² in einem kontinuierlichen Betrieb getestet und Prozessparameter optimiert werden können. Damit steht erstmals ein Demonstrator zur Verfügung, mit dem ein industrienaher Prozess gezeigt und Skalierungseffekte untersucht werden können.

Aus dem Prozess »Strom und CO2 zu Ethen« sind folgende innovative Lösungen für industrielle Anwendungen verfügbar:

  • Herstellung kupferbasierter und metallfreier Katalysatoren für die Synthese von Ethen (Deep-Eutectic-Solvent, Kopräzipitation, elektrochemische Abscheidung)
  • Herstellung von metallischen Kapillarelektroden und elektrochemischen Reaktormodulen
  • Automatisierter Demonstrator zum Test elektrochemischer Syntheseprozesse und Katalysatoren im Durchflussbetrieb (Elektrodengröße von 130 cm²)