I det kooperativa forskningsprojektet EPSYLON finansierat av det tyska förbundsministeriet för utbildning och forskning, forskare från Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) och Evonik Performance Materials GmbH har utvecklat en toppmodern och innovativ elektroorganisk syntesmetod.

Resultaten av deras forskning, presenterades i förra veckans nummer av Vetenskapens framsteg , tillåta användningen av elektrosyntes som en hållbar grön kemi för tekniska tillämpningar. Metoden gör att operatören kan reagera flexibelt på den tillgängliga elförsörjningen. Dessutom, Operatören behöver inte längre förlita sig på anpassade elektrolysapparater och kan använda en rad olika utrustningar.

Metoden utvecklades för mer än 160 år sedan av den tyske kemisten Hermann Kolbe. Även om elektrokemiska syntesmetoder används i den kemiska industrin, detta har hittills varit en nischteknik. En anledning är att elektrolysförhållandena måste vara mycket noggrant kontrollerade och enhetlig ströminmatning är väsentlig. På grund av den sofistikerade tekniska infrastruktur som krävs, alternativet med elektrosyntes förblev utom räckhåll för de flesta kemister. I dag, elektrokemins gröna potential har återupptäckts. Det gör hållbar och miljövänlig kemi möjlig med mycket enkla medel, särskilt med användning av överskottskraft från förnybara källor som vind- eller solenergi.

Elektrokemi är en mångsidig och kraftfull metod för att producera kemiska föreningar eller för att åstadkomma kemiska förändringar i molekyler. För att uttrycka sig enkelt, elektroner ersätter kostsamma och giftiga reagenser. Onödigt slöseri kan undvikas och reaktionen kan stoppas när som helst genom att helt enkelt stänga av strömmen. En annan fördel jämfört med klassisk syntes är att många individuella steg är lättare att implementera med elektrokemi. I vissa fall, detta kan förkorta syntesen med flera steg. Dock, elektrolyser kräver ofta ett smalt strömtäthetsfönster och långa reaktionstider. Dessutom, selektivitet och skalbarhet är svårare eller till och med omöjliga.

Nyckeln till framgången för forskargruppen vid Johannes Gutenberg University Mainz är användningen av ett unikt elektrolytsystem. Elektrolyserna här har extremt hög stabilitet mot variationer i strömtäthet, tillåter drift i ett strömtäthetsfönster med en bredd som sträcker sig över mer än två storleksordningar, utan förlust av produktivitet eller selektivitet. Om tillgången på ström tillåter, elektrolysen kan utföras på kort tid med mycket hög strömtäthet.