Elektrochemie ist die wissenschaftliche Disziplin, die die Beziehung zwischen Chemie und Elektrizität untersucht. Sie umfasst alle Technologien und Techniken wie Elektrolyse, Korrosion, Batterien, Brennstoffzellen, Akkumulatoren und Galvanik.

Es gibt zwei Hauptzweige in der Elektrochemie:

1. Chemische Reaktionen, die Elektrizität erzeugen, wie z.B. Batterien
2. Chemische Reaktionen, die Elektrizität nutzen, um neue Verbindungen herzustellen

Im Allgemeinen untersucht die Elektrochemie die Beziehung zwischen chemischen Reaktionen und Elektrizität. Elektrizität ist die Bewegung von Elektronen, die sich gemeinsam in eine Richtung bewegen. Die chemische Reaktion, die bei einer elektrochemischen Reaktion abläuft, führt dazu, dass sich Elektronen von einer Seite zur anderen bewegen. Diese Reaktionen werden als Oxidations-Reduktionsreaktionen bezeichnet, was bedeutet, dass sich Elektronen zwischen Atomen bewegen. Einige Atome werden oxidiert, d.h. sie verlieren ein Elektron, und andere Atome werden reduziert, d.h. sie gewinnen ein Elektron.

Der erste Fall ist die Verwendung von Elektronen, die sich zwischen Atomen in einer Oxidations-Reduktions-Reaktion bewegen, um Strom zu erzeugen. Dies ist der Fall bei einer Batterie, bei der die physikalischen Eigenschaften der verwendeten Materialien dafür sorgen, dass sich die Elektronen spontan von der Anode zur Kathode bewegen. Im zweiten Fall verwenden wir Elektrizität, um Elektronen zu zwingen, eine Oxidations-Reduktionsreaktion durchzuführen. Dies geschieht, wenn wir ein bestimmtes Ergebnis einer elektrochemischen Reaktion erzielen wollen, das wir ohne die Verwendung eines bestimmten chemischen Reagens nicht erhalten hätten.

Im Fall des Liberate-Projekts wird Strom verwendet, um Chemikalien wie Vanillin, Antioxidantien oder Monomere aus Lignin zu gewinnen. Lignin ist ein komplexes Polymer, das viele verschiedene kleinere Moleküle enthält, die in der chemischen Industrie von hohem Wert sein können. Das Problem besteht darin, diese speziellen Moleküle aus dem komplexen Polymer zu gewinnen, da sie chemisch im Lignin gebunden sind. Durch Anlegen von elektrischem Strom an verschiedene Lignintypen wie Kraftlignin und Organosolv-Lignin wurden mehrere hochwertige Endprodukte als Oxidationsprodukt des Lignins gewonnen. Der Strom hilft dabei, das Lignin in kleinere Fragmente zu „schneiden“, so dass die wertvollen Moleküle verfügbar sind. Der Vorteil der Elektrochemie bei der Oxidation von Lignin besteht darin, dass sie weniger Energie verbraucht, außerdem ist das Verfahren sicherer und sauberer bei der Gewinnung der Endprodukte im Vergleich zu herkömmlichen chemischen Verfahren.