Aufgrund der aktuellen Klimaproblematik [1, 2], stellt die Energiewende eine wichtige Richtung für unsere Zukunft dar. Ziel hierbei ist es, die direkte Nutzung von elektrischer Energie in allen Sektoren voranzutreiben [3]. Begleitet wird diese durch die Rohstoffwende. Kohlenstoffdioxid (CO2),
ist hierbei ein interessanter Rohstoff, der z.B. heute bereits in Kraftwerken, Müllverbrennungsanlagen und der Stahl- oder Zementproduktion in hohen Konzentrationen anfällt
[4, 5, 6]. Hierbei spielt eine CO2-Kreislaufwirtschaft eine wichtige Rolle. Als vielversprechen werden diesbezüglich Technologien zum Einfang und zur Konvertierung oder Lagerung von CO2 angesehen [7]. Die elektrochemische CO2 Reduktion (CO2RR) setzt bei beiden Herausforderungen an, weswegen sie Bestandteil intensiver aktueller Forschung ist. Verschiedene Katalysatormaterialien zeigen unterschiedlich starke Selektivitäten zu unterschiedlichen Hauptprodukten. Entlang dieser Hauptprodukte kann eine Einteilung der CO2RR Katalysatoren in verschiedene Gruppen erfolgen
[8, 9]. Inmitten dieser Materialien nimmt Kupfer eine Sonderstellung ein. Es ist das einzig bekannte Material, welches in der Lage ist, CO2 direkt in Kohlenwasserstoffe umzusetzen. Neben polykristallinem Kupfer [10, 11], Kupfereinkristallen [12] oder Kupfernanopartikeln [13], wurden auch dentritische Kupferstrukturen untersucht, beispielsweise Kupferschaummaterialien [14]. Die Struktur
der Kupferschäume scheint zur Selektivitätssteuerung geeignet zu sein. Neue Möglichkeiten die Struktur der Kupferschäume in der Synthese unabhängig zu beeinflussen ist nötig. Die Möglichkeit der Modifikation mit Ionischen Flüssigkeiten (IL) könnte ebenfalls interessant sein und ist bisher nicht untersucht. Weiterhin hat sich jüngst gezeigt, dass die experimentellen Untersuchungen sehr herausfordernd sind. Oft werden nicht relevante hohe Stromdichten erreicht, experimentelle Parameter wie die Strömungsführung beeinflussen das Ergebnis und weiterhin sind geringste Mengen an Verunreinigungen zu vermeiden. Die neuesten Erkenntnisse sind in der Entwicklung eines neuen experimentellen Aufbaues umzusetzen, um Einflüsse der Katalysatorstruktur und IL Modifikation sinnvoll untersuchen zu können. Ziel dieser Arbeit ist die Etablierung eines experimentellen Aufbaus und Messprotokolls zur reproduzierbaren Messung der CO2 Reduktion an Kupferkatalysatoren, sowie Untersuchungen zur Modifikation der Struktur von Kupferschaumkatalysatoren und chemischen Modifikation mit ILs. | German |