Allerede i disse unge år ble planene lagt til de arbeider, så vel vitenskapelige som tekniske, der senere i en årrekke opptok ham, og som på begge områder har satt dype spor. I 1852 innleverte han til Videnskabernes Selskab en avhandling: , for hvilken han fikk selskabets sølvmedalje. I denne avhandling og i en følgende fra 1861: , utviklet han grunnlaget for de termokjemiske undersøkelser, som han fortsatt i over 30 år etter. I 1853 tok han patent på en metode til fabrikasjon av soda av det grønlandske mineralet kryolitt, det ble senere grunnlaget for den i en årrekke blomstrende kryolittindustri.