Nachhaltige Ionische Flüssigkeiten in Elektrolyten

Nachhaltige Ionische Flüssigkeiten in Elektrolyten

Verglichen mit anderen Lösungsmitteln sind ionische Flüssigkeiten auf jede Art und Weise außergewöhnlich. Da sie komplett aus Ionen aufgebaut sind ist die intermolekulare Wechselwirkung viel größer, weshalb sie selbst bei hohen Temperaturen nicht verdampfen. Dadurch sind sie logischerweise schwerer brennbar, da Gase deutlich einfacher brennen als Feststoffe oder Flüssigkeiten (in einer Kerze brennt nicht das flüssige oder gar feste Wachs sondern das am Docht verdampfende gasförmige Wachs). Neben der schwereren Entflammbarkeit sind ionische Flüssigkeiten insbesondere oft auch elektrochemisch stabil, ihre Eigenschaften lassen sich anpassen, und sie können oftmals recycelt werden. Damit erfüllen sie etliche Kriterien, die wahrhaft „grüne“ Chemie erfüllen sollte.

Während die Verwendung ionischer Flüssigkeiten prinzipiell nachhaltig ist, gilt dasselbe meist nicht für deren Synthese. Aus Erdöl abstammende Chemikalien werden in Alkylierungsreaktionen und mit halogenhaltigen Verbindungen umgesetzt. Darüber hinaus ist der Begriff „Ionische Flüssigkeiten“ so ungenau, dass unendlich viele Möglichkeiten eingeschlossen sind, Kationen mit Anionen zu kombinieren, so dass die Vorzüge im Hinblick auf Nachhaltigkeit und Sicherheit sicherlich nicht per se für alle gelten. Eine genauere Einteilung in wirklich „grüne“ und sonstige ionische Flüssigkeiten erscheint sinnvoll. Wir arbeiten mit und an Ersteren.

Unsere Herangehensweise an ionische Flüssigkeiten erfolgt von zwei Seiten: Einerseits suchen wir nach „grünen“ Syntheserouten für ionische Flüssigkeiten aus nachwachsenden Rohstoffen ohne harsche Reaktionsbedingungen (organische, nachhaltige Chemie). Andererseits designen wir auf ihre Anwendung genau angepasste ionische Flüssigkeiten, so dass ihre Eigenschaften die Nutzung in Elektrolyten zukünftiger Batterien möglich machen (Elektrochemie, Koordinationschemie, Analytische Chemie, Materialwissenschaft). Die Verwendung solcher aus nachhaltigen Rohstoffen gewonnenen ionischen Flüssigkeiten in zukünftigen Energiespeichern ist ein wichtiger Schritt hin zur nachhaltigen Energiewirtschaft. Der Elektrolyt, der eine wichtige Batteriekomponente darstellt, wäre nicht nur nachhaltig gewonnen sondern zugleich weniger gefährlich als konventionelle Systeme und könnte darüber hinaus leichter recycelt werden.

Ein Beispiel unserer Forschung auf dem Gebiet ist:

1.
Tröger-Müller, S., Brandt, J., Antonietti, M., Liedel, C.
Green Imidazolium Ionics-From Truly Sustainable Reagents to Highly Functional Ionic Liquids
Chemistry – A European Journal 2017, 23(49), 11810-11817

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