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ZellCoDia – Neue Zellkombination aus Diamant-Elektrode und Sauerstoffverzehr-Kathode

Förderkennzeichen: 13XP5022

 

Herausforderungen und Ziele

Die etablierten Syntheseverfahren (organische und anorganische Synthesen) galten bislang im Vergleich zur elektrochemischen Synthese als besser beherrschbar. Dies liegt zum einen an der meist geringen Erfahrung der Chemiker und Ingenieure mit elektrochemischen Prozessen und zum andern am sehr geringen Angebot kommerzieller elektrochemischer Reaktoren. An diesem Punkt setzt das Verbundprojekt an, indem es einen Basisreaktor für elektrochemische Synthesen entwickelt, der mit geringem Aufwand an die jeweils gewünschte Synthese angepasst werden kann. Die Besonderheit dieses Reaktors liegt in der bisher noch nicht realisierten Kombination einer Gasdiffusions-Elektrode (Kathode) mit einer Bor-dotierten Diamant-Elektrode (Anode).

Die Vorteile der beiden Elektroden sind: An der neuartigen Diamant-Elektrode laufen elektrochemische Reaktionen ab, die an konventionellen Elektroden nicht durchführbar sind. An negativ gepolten Elektroden (Kathode) kommt es bei vielen Prozessen zur Zersetzung des Wassers unter Bildung von Wasserstoff, der mit Sauerstoff aus der Luft explosive Gemische bilden kann. An der Gasdiffusions-Elektrode wird in der Regel aus Sauerstoff Wasser (Sauerstoffverzehrkathode) anstelle von Wasserstoff gebildet. Somit entfallen entsprechende Sicherheitsvorkehrungen. Je nach Anwendung werden sowohl die an der Anode als auch an der Kathode gebildeten Produkte verwertet (potentielle 200%-Reaktion).

 

Inhalt und Arbeitsschwerpunkte

Das innovative Konzept zur elektrochemischen Synthese wird an Beispielen der Synthese organischer Moleküle demonstriert. Damit wird die Basis geschaffen, elektrochemische Verfahren – z.B. für elektrochemische Synthesen – zu erforschen, zu entwickeln und zu kommerzialisieren.