ENGINEERINGNET.BE - De veelgebruikte expanded Teflon elektrodes (ePTFE) zijn poreus, wat ervoor zorgt dat CO2 zich makkelijk verplaatst naar de plek waar de reactie plaatsvindt. Zo kan het product van de reactie zich snel vormen in de flowcel, het apparaat waarin de elektrolyse plaatsvindt.
“Maar niemand heeft echt gekeken naar de beperkingen die deze elektroden aan het ontwerp stellen”, aldus promovendus Hugo-Pieter Iglesias van Montfort. “Wij zagen dat als de katalysator op de elektrode erg dun was, de stroom zich ophoopt aan de randen van de elektrode."
"Dit maakt opschalen van het systeem moeilijk, omdat grotere elektrodes steeds dikkere lagen katalysator nodig hebben om de stroom goed te verdelen. Met een nieuw ontwerp voor de stroomverdeling hebben we aangetoond hoe we deze verdeling kunnen verbeteren, zonder grote invloed op het eindproduct.”
Met behulp van een infraroodcamera kon het onderzoeksteam de verdeling van elektronen op de elektrode waarnemen. Dankzij de opgedane inzichten konden ze een nieuwe manier ontwerpen om deze elektronen gelijkmatiger over het oppervlak te verspreiden.
“Door ze te bestuderen met infrarood licht, kunnen we zien hoe warm de elektrodes worden. Warmere onderdelen ondervinden een grotere stroom, wat een snellere reactie op die plek betekent”, zegt Van Montfort.
Hiertoe werkte Van Montfort samen met een groep in Australië die ervaring heeft met het in beeld brengen van kleine objecten door middel van een scanning-elektron microscoop.
CO2-elektrolyse is een klimaatneutrale manier om complexe moleculen te produceren, zoals ethyleen en methaan. Deze stoffen worden in de chemische industrie gebruikt voor de productie van kunststoffen, textiel en andere materialen. Normaal gesproken worden deze moleculen gewonnen uit gas of olie.
Ook is deze technologie alleen afhankelijk van water en CO2, dat bij veel industriële processen ontstaat en al veel te overvloedig in de atmosfeer aanwezig is.
"Er zijn nog steeds grote beperkingen die een opgeschaalde toepassing in de chemische industrie in de weg staan", stelt Van Montfort. "Ons nieuwe ontwerp lost niet al deze problemen op. Toch hebben we goede hoop dat het nog maar een paar decennia duurt voordat het op industriële schaal een verschil kan maken."
