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Forschung

Wasserstoff ist ein wichtiger Energieträger der Zukunft. Schwankende Energie aus erneuerbaren Quellen kann durch elektrochemische Wasserspaltung gespeichert und bei Bedarf in einer Brennstoffzelle wieder in elektrische Energie umgewandelt werden. Darüber hinaus werden die chemische Industrie und die Mobilitätsbranche Wasserstoff einsetzen müssen, um ihre Abhängigkeiten von fossilen Ressourcen in nicht elektrifizierbaren Bereichen überwinden zu können. Um die Auswirkungen von Industrie, Unternehmen und Stromverbrauchern auf Natur und Umwelt zu minimieren, ist es daher wichtig, die Wasserstoffproduktion so nachhaltig und effizient wie möglich zu gestalten.

Die Wasserstoffproduktion durch Wasserelektrolyse ist bereits vielfältig und intensiv erforscht worden, aber die Produktionsraten zu erhöhen bleibt aufgrund der kinetisch limitierten anodischen Sauerstoffbildung mit hohen Überpotentialen eine Herausforderung. Somit ist diese Technik aufgrund des hohen Energieverbrauchs noch nicht wirtschaftlich konkurrenzfähig gegenüber fossilen Verfahren oder anderen Energieträgern.

Der Ersatz der Sauerstoffentwicklung durch Glycerinoxidation ist ein vielversprechender Ansatz, um die Effizienz der Wasserstoffproduktion zu steigern und gleichzeitig wertvolle Chemikalien wie Glycerinaldehyd, -säure oder Dihydroxyaceton zu erzeugen. Die Glycerinoxidation als anodische Reaktion könnte die Zellspannung verringern, da Alkohole im Vergleich zu Wasser bei niedrigeren Potentialen oxidiert werden. Darüber hinaus ist Glycerin als Nebenprodukt der Biodieselproduktion günstig und reichlich verfügbar; es wird derzeit aufgrund von Überproduktion auf Deponien gelagert oder verbrannt.

Forschungsschwerpunkte:

• Entwicklung und Charakterisierung neuer Elektrodenmaterialien für die selektive elektrokatalytische Oxidation von Glycerol
• Einfluss der Reaktionsbedingungen auf Umsatz und Ausbeuten der anodischen Glycerinoxidation in chronoamperometrischen Experimenten

Publikationen

S. Mürtz, N Kurig, FJ Holzhäuser, R. Palkovits, Reviving electrocatalytic reductive amination: a sustainable route from biogenic levulinic acid to 1, 5-dimethyl-2-pyrrolidone, Green Chemistry, 2021.