Синтез органических соединений и полимеров лежит в основе многих производственных отраслей. Новые методы «электрифицирующего синтеза», которые могут сочетать обычную синтетическую химию с электрохимией, делают шаг ближе к устойчивому завтрашнему дню. Эти реакции не требуют потенциально вредных химических реагентов. Они осуществляют органический синтез, просто используя электроны от источника электроэнергии для проведения окислительно-восстановительных реакций. Реакции также можно сделать более или менее селективными путем точной настройки электрических потенциалов. Однако их зависимость от источника питания ограничивает их применение в аэрокосмической и глубоководной отраслях.
Решение этой противоречивой проблемы было предложено группой исследователей под руководством профессора Шинсуке Инаги из Токийского технологического института. Команда представила доказательство концепции электрохимической полимеризации органических ароматических мономеров без внешнего источника питания. Основная идея заключается в использовании потенциала потоковой передачи.
Когда электролит течет по микроканалу, за счет этого движения создается перепад давления. Это приводит к дисбалансу заряда, что приводит к возникновению потокового потенциала. Для своих экспериментов команда использовала двухкамерную ячейку, соединенную платиновыми проводами, и микротрубку. Эта микротрубка была плотно заполнена ватой для создания перепада давления. Когда они пропускали электролит через микротрубку, он генерировал потенциал потока, который мог обеспечить достаточно энергии для запуска желаемых химических реакций. Когда ячейка работала, электроды в двухкамерной ячейке испытывали потенциал потока как вверх, так и вниз по течению, что позволяло ячейке вести себя разделенным биполярным электродом. Эта установка давала потенциал 2-3 вольт, что является достаточным для окислительно-восстановительных реакций органических мономеров.
Этот новый, работающий под давлением, экологически чистый, независимый от источника питания реактор открывает новые возможности для электрификации реакций синтеза. Выводы из этого исследования также могут оказаться полезными при разработке новых электрохимических реакторов для синтеза полезных органических соединений и полимеров.