In ihrem Forschungsprojekt kombiniert Carlota Bozal-Ginesta Hochdurchsatz-Experimente mit maschinellem Lernen. Bild: Empa

Nachhaltige Synthese von Treibstoffen und Chemikalien dank maschinellem Lernen

Publiziert

Eine innovative Forschungsarbeit an der Empa nutzt maschinelles Lernen und Hochdurchsatz-Experimente, um die Effizienz der CO2-Elektrolyse zu steigern. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für die nachhaltige Produktion von synthetischen Treibstoffen und Chemikalien.

Die Umwandlung von Kohlendioxid (CO2) in wertvolle synthetische Treibstoffe und Chemikalien rückt dank einer wegweisenden Forschungsarbeit an der Empa in greifbare Nähe. Die Empa-Forscherin Carlota Bozal-Ginesta hat ein «Empa Young Scientist Fellowship» erhalten, um mittels maschinellen Lernens (ML) und Hochdurchsatz-Experimenten verbesserte Elektroden für die CO2-Elektrolyse zu entwickeln.

Herausforderungen und Innovationen in der CO2-Elektrolyse

Die CO2-Elektrolyse ist ein vielversprechender Ansatz, um überschüssiges CO2 in der Atmosphäre oder an Emissionsquellen abzufangen und in nützliche Produkte umzuwandeln. Die derzeitigen Katalysatoren weisen jedoch eine geringe Spezifität auf, was zu komplexen Produktgemischen führt und aufwändige Trennverfahren erfordert.

Bozal-Ginesta verfolgt einen innovativen Ansatz, indem sie den Einfluss der Elektrodenstruktur auf die Produktzusammensetzung mithilfe von ML analysiert. Durch die Kombination von Hochdurchsatz-Experimenten, die eine schnelle Charakterisierung verschiedener Katalysatorvarianten ermöglichen, und modernsten Mikroskopie- und Spektroskopieverfahren generiert sie umfangreiche Datensätze.

Einsatz von maschinellem Lernen zur Optimierung der Katalyse

Das ML wird auf drei Arten eingesetzt:

  • Korrelation von Struktur und Leistung:
    • Analyse des Zusammenhangs zwischen der Elektrodenstruktur und ihrer elektrochemischen Leistung.
  • ML-basierte Bildanalyse:
    • Entwicklung von Tools zur Identifizierung relevanter Strukturmerkmale in Mikroskopieaufnahmen.
  • Design neuer Elektrodenstrukturen:
    • Ableitung neuer, potenziell leistungsfähigerer Elektrodenstrukturen aus den analysierten Daten.

Bozal-Ginesta betont die Bedeutung einer datengetriebenen und hypothesengeleiteten Herangehensweise beim Einsatz von ML. «ML ist ein leistungsstarkes Werkzeug, um unsere Hypothesen zu überprüfen. Aber nur wir können entscheiden, was wirklich wichtig ist», so die Forscherin.

Potenzial für die chemische Industrie

Die Entwicklung effizienterer und spezifischerer Katalysatoren für die CO2-Elektrolyse hat ein enormes Potenzial für die chemische Industrie. Sie ermöglicht die nachhaltige Produktion von Grundchemikalien und Treibstoffen, die in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden können.

 

EVENTS

CMS Berlin

Internationale Leitmesse für Reinigung und Hygiene

Datum: 23.-26. September 2025

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Europäische Fachmesse für Verpackung, Technik, Veredelung und Logistik

Datum: 23.-25. September 2025

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Datum: 23.-25. September 2025

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Logistics & Automation

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Datum: 28.-29. Januar 2026

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Veranstaltung für die Pharmalogistik und die Lieferketten in der Pharmaindustrie

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Datum: 21.-24. April 2026

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Datum: 04.-05. Mai 2026

Ort: Basel (CH)

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Datum: 04.-07. Mai 2026

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London Lab Live

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Datum: 6.-7. Mai 2026

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Datum: 07.-13. Mai 2026

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SENSOR + TEST

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Datum: 09.-11. Juni 2026

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Datum: 20.-21. Mai 2026

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Swissmem Industrietag

Konferenz für die Berufsbildung in der Schweizer Tech-Industrie

Datum: 23. Juni 2026

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CosmeticBusiness

Internationale Fachmesse für die Kosmetik-Zulieferindustrie

Datum: 10.-11. Juni 2026

Ort: München (D)

EPHJ-EPMT-SMT

Internationale Ausstellung für Uhrenindustrie, Mikrotechnologie und Medizinaltechnik

Datum: 10.-12. Juni 2026

Ort: Genf (CH)

GS1 Excellence Days

Konferenz für Innovationen und Lösungen im Bereich der Standardisierung, Identifikation und Geschäftsprozesse

Datum: 18. Juni 2026

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FILTECH

Internationale Fachmesse für Filter- und Trenntechnologie

Datum: 30. Juni-02. Juli 2026

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Fachmesse für Industrieautomation

Datum: 26.-27. August 2026

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IN.STAND

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Datum: 15. bis 19. September 2026

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Ilmac Lausanne

Fachmesse und Branchentreff für die Chemie- und Life-Science-Industrie in der Westschweiz

Datum: 23.-24. September 2026

Ort: Lausanne (CH)

VISION

Weltleitmesse für industrielle Bildverarbeitung

Datum: 06.-08. Oktober 2026

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IFAS

Internationale Fachmesse für den Schweizer Gesundheitssektor

Datum: 20.-22. Oktober 2026

Ort: Zürich (CH)

electronica

Weltleitmesse und Konferenz der Elektronik

Datum: 10.-13. November 2026

Ort: München (D)

ALL4PACK EMBALLAGE

Leitmesse für die Verpackungs- und Intralogistikbranche

Datum: 24.-26. November 2026

Ort: Paris (F)

VALVE WORLD EXPO

Weltweite Leitmesse für Industrie-Armaturen

Datum: 01.-03. Dezember 2026

Ort: Düsseldorf (D)

Achema

Weltleitmesse für Prozessindustrie

Datum: 14.-18. Juni 2027

Ort: Frankfurt am Main (D)

Automatica

Weltleitmesse für intelligente Automation und Robotik

Datum: 22.-25. Juni 2027

Ort: München (D)

LASER World of PHOTONICS

Weltleitmesse und Kongressfür Komponenten, Systeme und Anwendungen der Photonik

Datum: 22.-25. Juni 2027

Ort: München (D)

drupa

Weltweit führende Fachmesse für Drucktechnologien

Datum: 09.-17. Mai 2028

Ort: Düsseldorf (D)

Bezugsquellenverzeichnis