Die mit erneuerbaren Energien betriebene elektrochemische Wasserspaltung ermöglicht die Erzeugung von grünem Wasserstoff und damit den Ersatz von auf fossilem Kohlenstoff basierendem Wasserstoff in der chemischen Industrie. In dieser Studie wird die elektrochemische Alkoholoxidation als alternative Anodenreaktion untersucht, um die Effizienz eines elektrolytischen Systems zur Produktion von grünem Wasserstoff zu verbessern und dabei wertvolle Produkte im alkalischen Elektrolyten zu erzeugen. Glycerin, ein Nebenprodukt bei der Biodieselherstellung, ist ein vielversprechender Alkohol für die Oxidation, aus dem industriell bedeutende Oxygenate gewonnen werden können. Die Oxidationsreaktion von Glycerin kann daher zur Integration von erneuerbarem Kohlenstoff in dem Chemiesektor beitragen, indem der Wert von Abfallströmen aus Biomasse erhöht wird. Elektrokatalysatoren auf der Basis von Nichtedelmetallen ermöglichen eine effiziente Alkoholoxidation und erleichtern eine künftige Skalierbarkeit. Daher werden in dieser Arbeit bimetallische Verbindungen auf der Basis von Cu und Co sowie Ni und Co auf ihre Aktivität und Selektivität bei der elektrokatalytischen Alkoholoxidation untersucht.

Die systematische Variation der Cu- und Co-Anteile in einer Katalysatorreihe von Hydroxycarbonaten wurde für die Oxidation von Ethanol, Ethylenglykol und Glycerin in alkalischem Elektrolyten untersucht, und dabei eine Beziehung zwischen der chemischen Zusammensetzung der Katalysatoren und der katalytischen Aktivität festgestellt. Vicinale Alkoholen führten allerdings zum Herauslösen von Cu aus den Katalysatoren, was ihre Stabilität beeinträchtigte. Doch durch die Ausnutzung dieser Materialeigenschaft als zusätzlicher Bestandteil der Katalysatorsynthese konnte die Katalysatoraktivität erhöht werden, was zu einer verbesserten oxidativen Spaltung der C–C-Bindungen und zu höheren Konzentrationen des wertvollen C1-Produkts Formiat bei der Glycerinoxidation führte. Die Katalysatorreihe der Cu-Co-Hydroxycarbonate wurde zudem mit dem Alkohol Solketal, einem Glycerinderivat mit einer zusätzlichen Acetal-Schutzgruppe, auf die Unterdrückung von C–C-Bindungsspaltungsreaktionen hin untersucht und eine Selektivität für das C3-Produkt Glycerat von über 65 % festgestellt, was den Erfolg der Schutzgruppenstrategie bestätigte.

Darüber hinaus wurden gemischte Co- und Ni-Boride als Katalysatoren für die Oxidation von Ethanol, Ethylenglykol und Glycerin untersucht, wobei der bei 500 °C getemperte CoNiB-Katalysator die höchste Aktivität unter den untersuchten Materialien aufwies. Selektivitätsmessungen ergaben, dass bei der Oxidation der vicinalen Alkohole überwiegend Formiat gebildet wurde, während bei der Oxidation von Ethanol Acetat entstand. Daneben wirkte sich die Variation des zur Herstellung des Katalysatorfilms verwendeten Ionomers signifikant auf die elektrokatalytische Aktivität aus, was die Bedeutung einer Optimierung des gesamten Katalysatorfilms inklusive des Katalysatorsubstrats in stärker anwendungsorientierten Systemen hervorhebt.