Forscher:innen in den USA haben ein neues elektrochemisches Filtersystem entwickelt, das 99 Prozent dernCO2-Emissionen aus der Luft entfernt soll. Das neue System soll in Autos, Flugzeugen, U-Booten und Gebäuden zum Einsatz kommen.
Forscher:innen der US-Amerikanischen University of Delaware (UD) haben eine neue Methode zur Entfernung von Kohlendioxid (CO2) aus der Luft vorgestellt. Mit einem neuartigen elektrochemischen System sollen 99 Prozent CO2 aus der Luft entfernt werden können.
Das geht aus einer Pressemitteilung der Universität hervor. Das Forschungsteam veröffentlichte die bisherigen Forschungsergebnisse in einem Artikel des Fachmagazins „Nature Energy“.
Forscherteam versucht seit 15 Jahren CO2 zu minimieren
Der Inhaber des Lehrstuhls für Chemie- und Biomolekulartechnik, Yushan Yan, arbeitet bereits seit etwa 15 Jahren an der Verbesserung von sogenannten Hydroxid-Austauschmembran-Brennstoffenzellen (HEM-Brennstoffzellen), berichtet die Universität.
Damit möchte er helfen eine wirtschaftlichere und umweltfreundlichere Alternative zu herkömmlichen, säurebasierten Brennstoffzellen zu entwickeln. HEM-Brennstoffzellen konnten allerdings vor allem deshalb bisher nicht im Verkehrswesen eingesetzt werden, da sie extrem empfindlich auf Kohlendioxid in der Luft reagieren.
Die Problematik führt dazu, dass die Wirkung einer solchen Zelle um etwa 20 Prozent reduziert wird und sie dadurch nicht leistungsfähiger sei als ein normaler Benzinmotor. Dieser Defekt ist mit der neuen Entwicklung des Forscherteam nun offenbar behoben.
So funktioniert das neue CO2-Filtersystem
Das neuartige elektrochemische System wird mit Wasserstoff betrieben. Es verwendet eine kurzgeschlossene Membran, die sowohl Anionen als auch Elektronen leitet.
„Als wir uns mit dem Mechanismus befassten, stellten wir fest, dass die Brennstoffzellen so gut wie jedes bisschen Kohlendioxid, das in sie hineingelangt, eingefangen und auf die andere Seite abtransportieren können“, sagt Brian Setzler, Assistenzprofessor für Forschung in Chemie- und Biomolekulartechnik.
Er ist einer der Mitautoren der Studie. Die Forscher:innen machten sich diesen Selbstreinigungsprozess in einem anderen Gerät als der Brennstoffzelle zu Nutzen und wandelten dieses in einen Kohlendioxidabscheider um. Dazu schloss das Team das Gerät intern kurz.
Neues Filtersystem soll 99 Prozent CO2 aus der Luft entfernen
„Durch die Verwendung dieser internen, elektrisch kurzgeschlossenen Membran konnten wir die sperrigen Komponenten wie Bipolarplatten, Stromkollektoren oder elektrische Drähte, die normalerweise in einem Brennstoffzellenstapel zu finden sind, überflüssig machen“, so Lin Shi, Doktorand in der Yan-Gruppe und Hauptautor der Arbeit.
Die Drähte des Gerätes sind in die Membran eingebettet. Somit wurde eine Abkürzung geschaffen, die es Kohlendioxidpartikeln leichter macht von einer Seite zur anderen zu gelangen.
Die Forscher:innen stellten fest, dass eine elektrochemische Zelle mit einer Größe von zwei Zoll mal zwei Zoll kontinuierlich 99 Prozent Kohlendioxid aus der Luft entfernen kann, die mit einer Geschwindigkeit von etwa zwei Litern pro Minute strömt.
So kann das Filtersystem zum Einsatz kommen
Das neuartige CO2-Filtersystem ist kompakt, hat eine große Oberfläche und ein kleines Volumen. Das macht es in der Brennstoffzellenanwendung effektiv. Darüber hinaus ist das Modul kostengünstig, weil es weniger Komponenten braucht. Somit könnte das System beispielsweise bei Hybrid- oder Null-Emissionsfahrzeuge eingesetzt werden.
Zudem könnte das Gerät auch anderweitig zum Einsatz kommen, um Kohlendioxid zu filtern, wie beispielsweise in der Raumfahrt oder in U-Booten. Weil das elektrochemische System mit Wasserstoff betrieben wird, könnte es außerdem zukünftig auch in Flugzeugen oder Gebäuden eingesetzt werden.
Dort sei die Umluft als Energiesparmaßnahme erwünscht. Somit wäre das CO2-Filtersystem Teil der Entwicklung der Wasserstoffwirtschaft. Wann das neuartige Filtersystem aber tatsächlich auf den Markt kommt, ist momentan noch nicht absehbar.
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