Elektrosyntes för hållbar produktion

I övergången från ett samhälle som nästan helt är beroende av fossil energi, syns en trend där industrin elektrifieras. För att stödja denna övergång kan RISE nu erbjuda ett heltäckande program för elektrokemisk konvertering av biobaserade råvaror med vår nyligen uppbyggda testbädd i Södertälje och Örnsköldsvik.

Elektrokemi och elektrolys kan utgöra en mer energieffektiv och miljövänlig metodik för att producera material och kemikalier. Det är också en värdefull teknik för vattenrening och upprening av procesströmmar. Det är också en säkerhetsmässigt tryggare metodik, och inte minst kan elektrokemi utgöra lösningen på problematiska kemiska transformationer.

Direkt elektrokemisk konvertering av koldioxid till C1-C3 intermediat är ett mycket aktivt forskningsfält och kan potentiellt öppna upp för att använda CO₂ som kolkälla för den kemiska industrin. RISE ämnar stöda denna forskning och att delta i detta spännande fält.

RISE erbjuder utveckling av skräddarsydda elektrokemiska processer, både i batch och i flöde. Vi kan välja från flera olika celltyper och vi har tillgång till ett elektrodbibliotek för att kunna optimera reaktionsbetingelser.

Elektrolys med konstant ström eller potential
Elektrodbibliotek
- Grafitbaserade och metall, offeranoder, gas-diffusionselektroder
Batchceller; delade (H-typ) och öppna
Flödesceller; delade och öppna
- Elektrodarea: 0.001 m² – 0.01 m² med upp till 2 A/cm²
- Skalbart till 0.2 m² I filterpressceller
Membran för organiska och vattenbaserade elektrolyter
Utvärdering av stödelektrolyter
Mekanistiska studier – Cyklisk voltammetri och Impedansspektroskopi

De grundläggande elektrokemiska processtyperna är direkt elektrontransfer via anodisk oxidation eller katodisk reduktion eller användandet av en redox-mediator. En redox mediator oxideras eller reduceras vid elektroden och kan sedan överföra elektroner till en i elektrolyten löst molekyl, sk elektrokatalys. Detta gör att man kan skapa selektiva och atomeffektiva processer där det enda reagens som används är elektroner. I de fall där man behöver separera elektroderna från de ingående komponenterna kan man elektrokemiskt syntetisera en elektronmediator och använda utanför den elektrokemiska cellen. Mediatorna kan sedan återföras till sitt aktiva oxidationstillstånd och återanvändas.

Elektrifiering av kemiska processer kan bidra till värdeskapande för den kemiska industrien i allt från biobaserade bränslen till läkemedel. Framstående exempel är dekarboxylativa dimeriseringar (sk Kolbeelektrolys), kopplingsreaktioner, oxidativa och reduktiva cykliseringar, C-H aktivering, oxidativa och reduktiva funktionaliseringar samt halogenering/dehalogenering. Utöver detta är elektrokemi användbart i valoriseringen av förnelsebara råvaruströmmar eller andra industriella sidoströmmar. Fokusområden inkluderar användning och utnyttjande av CO₂ (sk CCU), vattenbehandlig, elektrokemisk depolymerisering av lignin- och modifiering av sockerströmmar.