Electrolysis investigation and downstream process development for efficient electrochemical carbon dioxide reduction to commodity chemicals

Abstract

Diese Dissertation befasst sich mit dem Verhalten von Elektrolytlösungen in einem Elektrolyseur zur CO$_2$-Reduktion. Es wurde die elektrische Leitfähigkeit von 164 organischen und wässrigen Elektrolyten untersucht. Außerdem wurde das Phasenverhalten und die elektrische Leitfähigkeit von Elektrolytlösungen in einer komprimierten CO$_2$-Atmosphäre gemessen und modelliert, um die Bedingungen im CO$_2$-Elektrolyseur zu simulieren. Des Weiteren wurde eine techno-ökonomische Bewertung der Durchflusszelle und Zero-Gap-Zelle durchgeführt. Es zeigte sich, dass Durchflusszellen einen erhöhten elektrischen Widerstand und einen größeren Trennaufwand aufweisen, wenn sich flüssige Produkte im Katholyten ansammeln. Darüber hinaus wurde ein Downstream-Prozess entwickelt und techno-ökonomisch bewertet. Die Rückgewinnung des nicht umgesetzten CO$_2$ verursachte die höchsten Kosten. Weiterhin wurde eine kostenoptimale Stromdichte ermittelt, die von finanziellen, zeitlichen und technischen Faktoren abhängt