ขณะนี้สามารถสังเคราะห์เคมีไฟฟ้าได้โดยไม่ต้องใช้แหล่งพลังงานไฟฟ้า

นอกเหนือจากการเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมแล้ว ปฏิกิริยาเหล่านี้ยังสามารถเลือกได้มากขึ้นหรือน้อยลงโดยการปรับศักย์ไฟฟ้าแบบละเอียด อย่างไรก็ตาม การพึ่งพาแหล่งจ่ายไฟจำกัดการใช้งานในที่ไม่มีพลังงาน ไฟฟ้า เช่น อวกาศและทะเลลึก วิธีแก้ปัญหาความขัดแย้งในตัวเองนี้นำเสนอโดยทีมนักวิจัยที่นำโดย Prof. Shinsuke Inagi จาก Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) ประเทศญี่ปุ่น ในการศึกษาล่าสุดของพวกเขาที่ตีพิมพ์ในCommunications Chemistryทีมงานได้พิสูจน์แนวคิดเกี่ยวกับการเกิดพอลิเมอไรเซชันทางเคมีไฟฟ้าของโมโนเมอร์อะโรมาติกอินทรีย์โดยไม่ต้องใช้แหล่งจ่ายไฟภายนอก Prof. Inagi อธิบายว่า "เราได้เห็นพัฒนาการแบบก้าวกระโดดครั้งใหญ่ในการพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์เคมีไฟฟ้าสำหรับการสังเคราะห์สารอินทรีย์ แต่เครื่องปฏิกรณ์ส่วนใหญ่ต้องการแหล่งพลังงาน เราต้องการสร้างระบบที่ไม่ใช้พลังงานเพื่อให้เข้าถึงกระบวนการได้มากขึ้น และ เราพบคำตอบสำหรับภารกิจของเราในการสตรีมเคมีไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยศักยภาพ" อะไรคือศักยภาพในการสตรีมที่ Prof. Inagi พูดถึง? เมื่ออิเล็กโทรไลต์ไหลผ่านไมโครแชนเนล ความแตกต่างของแรงดันจะถูกสร้างขึ้นเนื่องจากการเคลื่อนไหวนี้ สิ่งนี้นำไปสู่ความไม่สมดุลของประจุ ซึ่งก่อให้เกิดศักยภาพในการสตรีม ทีมงานใช้เซลล์ polyether ether ketone (หรือ PEEK) แบบสองห้องแบบกำหนดเองที่เชื่อมต่อด้วยสายแพลทินัมและไมโครทิวบ์ PEEK สำหรับการทดลองของพวกเขา ท่อไมโคร PEEK นี้เต็มไปด้วยสำลีอย่างแน่นหนาเพื่อสร้างแรงดันตก เมื่อส่งอิเล็กโทรไลต์ผ่านไมโครทิวบ์ จะสร้างศักยภาพการไหลที่สามารถให้พลังงานเพียงพอสำหรับขับเคลื่อนปฏิกิริยาเคมีที่ต้องการ เมื่อทำการผ่าตัดเซลล์ อิเล็กโทรดในเซลล์แบบสองแชมเบอร์จะมีประสบการณ์ในการสตรีมทั้งต้นน้ำและปลายน้ำ ซึ่งทำให้เซลล์ทำงานคล้ายกับสิ่งที่เรียกว่าขั้วไฟฟ้าสองขั้วแยก (BPE) การตั้งค่า BPE นี้พร้อมด้วยศักยภาพการสตรีมที่สร้างขึ้นที่ 2-3 โวลต์มีหน้าที่สร้างเงื่อนไขที่เอื้อต่อปฏิกิริยารีดอกซ์ของโมโนเมอร์อินทรีย์ เพื่อทดสอบความสามารถในการเกิดพอลิเมอไรเซชันของการตั้งค่านี้ ทีมงานได้เลือกสารประกอบอินทรีย์ที่มีกลิ่นหอม 2 ชนิด ได้แก่ Pyrrole (Py) และ 3,4-Ethylenedioxythiophene (EDOT) โมโนเมอร์ทั้งสองนี้ผ่านกระบวนการอิเล็กโทรโพลิเมอร์ให้กลายเป็นโพลีไพโรล (PPy) และโพลี-EDOT (PEDOT) ตามลำดับได้สำเร็จ โดยไม่ต้องใช้แหล่งพลังงานภายนอกใดๆ เลย! เครื่องปฏิกรณ์ที่ขับเคลื่อนด้วยแรงดัน เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และไม่ขึ้นกับแหล่งจ่ายไฟ เปิดช่องทางใหม่สำหรับปฏิกิริยาการสังเคราะห์ด้วยไฟฟ้า ข้อมูลเชิงลึกจากการศึกษานี้ยังสามารถพิสูจน์ได้ว่ามีประโยชน์เมื่อออกแบบเครื่องปฏิกรณ์เคมีไฟฟ้าใหม่สำหรับการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์และโพลิเมอร์ที่มีประโยชน์ "ทั่วโลกกำลังพยายามทำให้กระบวนการทางอุตสาหกรรมที่สำคัญเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและสะอาดยิ่งขึ้น เนื่องจากการสังเคราะห์สารอินทรีย์เป็นหัวใจสำคัญของอุตสาหกรรมเคมีหลายแห่ง เราจึงพยายามพัฒนากระบวนการสังเคราะห์ด้วยไฟฟ้าซึ่งต้องใช้ทรัพยากรขั้นต่ำและนำไปสู่เป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืน" ศาสตราจารย์สรุป อินางิ.