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Forschung

Um Kohlenstoffkreisläufe zu schließen, müssen zukünftig verstärkt biomassebasierte Rohstoffe in chemischen Prozessen genutzt werden. Zugleich soll dezentral erzeugte, fluktuierende Energie aus erneuerbaren Quellen effizient genutzt oder gespeichert werden. Die elektrochemische Synthese bildet durch die Speicherung elektrischer Energie in chemischen Bindungen somit eine direkte Antwort auf zwei zentrale Fragestellungen einer zukünftigen, nachhaltigen chemischen Industrie.

In diesem Kontext sind organische Säuren besonders relevant, da sie einen Hauptbestandteil der Biomasse darstellen und elektrochemisch in flüssige Treibstoffe mit hoher Energiedichte umgewandelt werden können. Darüber hinaus sind Bausteine für die Polymerindustrie aus nachwachsenden Rohstoffen elektrochemisch zugänglich.

Um diese elektrochemischen Umwandlungen ökologisch und ökonomisch nachhaltiger betreiben zu können, leitet sich als Ziel meiner Promotion ein breites Verständnis der molekularen Elektrodenprozesse und der Struktur-Eigenschaftsbeziehungen von Elektroden ab. Daraus ergeben sich folgende Arbeitsgebiete, in denen individuelle Forschungsarbeiten angeboten werden:

• Untersuchung der Kolbe-Elektrolyse und Elektroreduktion an kommerziellen Elektroden
• Entwicklung neuer Reaktoren mit Hilfe des 3D Druckers
• Aufklärung elektrochemischer Reaktionsnetzwerke und -mechanismen
• Entwicklung preiswerter, rohstoffschonender Elektrodenmaterialien und deren Charakterisierung
• Übertrag der satzweisen Elektrosynthese in den kontinuierlichen Betrieb

Publikationen

N. Kurig, J. Meyers, E. Richter, S. Palkovits, R. Palkovits, 3D Printed Microreactors for the Continuous Non-Kolbe Electrolysis, Chemie Ingenieur Technik, 2022.

S. Mürtz, N Kurig, FJ Holzhäuser, R. Palkovits, Reviving electrocatalytic reductive amination: a sustainable route from biogenic levulinic acid to 1, 5-dimethyl-2-pyrrolidone, Green Chemistry, 2021.

J. Meyers, N. Kurig, C. Gohlke, M. Valeske, S. Panitz, F. J. Holzhäuser, R. Palkovits, Intramolecular Biradical Recombination of Dicarboxylic Acids to Unsaturated Compounds: New Approach to an Old Kolbe Reaction; ChemElectroChem; 2020.

N. Kurig , J. Meyers , F. J. Holzhäuser , S. Palkovits , R. Palkovits, (Non-)Kolbe Chemistry Going with the Flow: The Continuous Electrolysis of Biogenic Acids ; ACS Sustainable Chem. Eng. 2020.