91ÇàÇà²Ý

Väitöskirjan nimi: Electrochemical Reduction of CO₂ on Molecular Catalyst: Unfolding Operation Parameters Influence on Product Selectivity

³Õä¾±³Ù³Ù±ð±ô¾±Âáä: Md Noor Hossain
³Õ²¹²õ³Ù²¹±¹Ã¤¾±³Ù³ÙäÂáä: Prof. Kim Daasbjerg, Aarhus University, Tanska
Kustos: Prof. Tanja Kallio, Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu

Tämä väitöstyö tutkii hiilidioksidin sähkökemiallista pelkistämistä kemikaaleiksi ja polttoaineiksi molekulaaristen katalyyttien avulla sekä reaktio-olosuhteiden vaikutusta tuotejakaumaan. Hiilidioksidi on yksi ilmaston lämpenemistä aiheuttavista kasvihuonekaasuista. Sen sähkökemiallinen pelkistäminen on lupaava tapa valmistaa hyödyllisiä kemikaaleja ja polttoaineita, koska tällä valmistustavalla voi olla negatiivinen hiilijalanjälki, kun reaktiossa tarvittavan energian tuotantoon käytetään uusiutuvia energianlähteitä kuten tuuli- ja aurinkoenergiaa. Tämä lähestymistapa voi auttaa sulkemaan hiilikierron ja edistää kiertotaloutta. Tulevaisuudessa hiilidioksidi ei ole jäte vaan hyödyllinen raaka-aine. Hiilidioksidin sähkökemiallisen pelkistämisen haasteet, kuten katalyytin aktivaatio, tuotejakauma ja suuret ylipotentiaalit, jotka tarvitaan reaktion tapahtumiseksi, tulee kuitenkin ratkaista, jotta kemikaaleja ja polttoaineita voitaisiin valmistaa tehokkaasti.

Vastatakseni näihin haasteisiin kehitin väitöskirjatyössäni molekulaarisen katalyytin ja hiilinanoputkien komposiitin, joka kykenee pelkistämään hiilidioksidia sähkökemiallisesti yhden hiilen sisältäviksi kemikaaleiksi ja polttoaineiksi, kuten metanoliksi, hiilimonoksidiksi ja metaaniksi. Tutkimukseni paljastivat, että komposiitin aktiivisuus ja tuotejakauma riippuvat voimakkaasti reaktio-olosuhteista kuten lämpötilasta ja käytetystä jännitteestä. Lisäksi kokeessa käytetty sähkökemiallinen kenno vaikutti merkittävästi tuotteiden muodostumiseen. Tämän työn löydökset voivat hyödyttää teollisen mittakaavan hiilidioksidielektrolyysereiden suunnittelua ja kehitystä. Tämä työ tarjoaa myös arvokasta opastusta molekulaaristen katalyyttien suunnitteluun ja kehitykseen, hiilidioksidin sähkökemialliseen pelkistykseen tarkoitettujen katalyyttien testaukseen H-kennossa ja teollisesti tärkeässä virtauskennossa sekä tuotteiden analysointiin, lämpötilojen tutkimiseen ja mekanistisiin tutkimuksiin.

Avainsanat: eCO2R, molekulaaristen katalyyttien, H-kennossa, Virtaus kennossa, DEMS, Lämpötilan vaikutus, vaikutusta tuotejakaumaan

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä):  

Yhteystiedot: 

Md Noor Hossain
noor.hossain@aalto.fi
+358505127595