E-Methanol und darüber hinaus: Identifizierung der Aktivitäts- und Stabilitätsfenster für die selektive elektrochemische Erzeugung von Methanol und dessen Weiterverarbeitung

• Antragsteller: Professor Dr. Ulf-Peter Apfel; Professor Dr. Bastian Mei
• Fachliche Zuordnung: Technische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 577670200

Das Forschungsprojekt "E-METHANOL AND BEYOND" hat sich zum Ziel gesetzt, neue elektrochemische Ansätze zur nachhaltigen Produktion und Weiterverarbeitung von Methanol zu entwickeln. Über eine Laufzeit von drei Jahren soll erforscht werden, wie die selektive elektrochemische Reduktion von CO₂ (eCO₂R) zu Methanol, die elektrochemische Methanoxidation (eMethOx) sowie die Umwandlung von Methanol zu Formaldehyd (MeOH-to-FA) umgesetzt werden können. Das Projekt fokussiert sich auf die Entwicklung aktiver Katalysatoren, deren Integration in Gasdiffusionselektroden sowie die anschließende Optimierung der Prozessführung. Die gekoppelte Betrachtung dieser grundlegenden Aspekte wird als essentiell für die Entwicklung aktiver und selektiver Katalysatoren und somit nachhaltiger Prozesse erachtet. Für die elektrochemische Reduktion von CO₂ zu Methanol sollen neue Elektrokatalysatoren auf Basis von Kupfer und Pentlandit entwickelt werden, um die Selektivität und Effizienz der Methanolbildung zu verbessern. Parallel dazu wird die elektrochemische Methanoxidation untersucht, bei der insbesondere Metalloxid-basierte Katalysatoren sowie Bor-dotierte Diamantelektroden zum Einsatz kommen, um Methan gezielt in Methanol oder andere wertvolle Sauerstoffverbindungen zu überführen. Darüber hinaus wird die elektrochemische Oxidation von Methanol zu Formaldehyd erforscht. In diesem Kontext werden innovative Gasdiffusionselektroden (GDEs) entwickelt, die eine wasserfreie Umsetzung ermöglichen und so die Wirtschaftlichkeit des Prozesses steigern sollen. Ein zentraler Bestandteil des Projekts ist die Kombination dieser elektrochemischen Prozesse in einem gekoppelten Elektrolysesystem, um die Energieeffizienz und Ressourcennutzung zu maximieren. Dies erfordert nicht nur die Synthese und Charakterisierung neuer Katalysatoren, sondern auch die Optimierung moderner Zellarchitekturen wie Zero-Gap-Zellen und Flow-Zellen. Zur weiteren Prozessoptimierung werden zudem In-situ- und operando-Analysen eingesetzt, um das Verhalten der Materialien unter realen Betriebsbedingungen zu verstehen und gezielt anzupassen. Das Projekt adressiert zentrale Herausforderungen in der elektrochemischen CO₂-Umwandlung und Methanoxidation. Durch die gezielte Entwicklung selektiver und stabiler Katalysatoren sowie optimierter Reaktordesigns sollen langfristig skalierbare Lösungen für eine nachhaltige chemische Produktion geschaffen und der Übergang zu CO₂-neutralen Wertschöpfungsketten unterstützt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen