This thesis explores CO2 conversion to C2+ chemicals (ethylene, ethanol) via electrolysis for a carbon-neutral economy. CuO catalyst is used to study operational parameters (back pressure, product concentration) and cell designs for improved stability, selectivity, and energy efficiency. Back pressure extends stable operation and steers selectivity towards oxygenates. Product accumulation degrades electrodes and membranes. Promising cell designs for industrial applications are identified. Long-term C2H4 production is achieved with optimized conditions and electrode modifications. This work advances CO2 electroreduction to C2+ for industrial use.
Übersetzte Kurzfassung:
Diese Dissertation untersucht die Umwandlung von CO2 in C2+ Molekülen (Ethylen, Ethanol) mittels Elektrolyse für eine kohlenstoffneutrale Wirtschaft. Der CuO-Katalysator wird verwendet, um Betriebsparameter (Gegendruck, Produktkonzentration) und Zellkonstruktionen für verbesserte Stabilität, Selektivität und Energieeffizienz zu untersuchen. Gegendruck verlängert den stabilen Betrieb und steuert die Selektivität in Richtung der Sauerstoffverbindungen. Die Produktanreicherung degradiert Elektroden und Membranen. Es werden vielversprechende Zelldesigns für industrielle Anwendungen identifiziert. Langzeit-C2H4-Produktion wird mit optimierten Bedingungen und Elektrodenmodifikationen erreicht. Diese Arbeit bringt die elektrochemische CO2-Reduktion zu C2+ für die industrielle Nutzung voran.