Protonentransfer in ionischen Flüssigkeiten

07.05.2020

In einem neuen FWF-DACH-Projekt untersuchen Christian Schröder vom Institut für Computergestützte Biologische Chemie und sein deutscher Kollege Johannes Hunger vom Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz experimentell und mittels Simulationen den Protonentransfer in protischen ionischen Flüssigkeiten.

"Wir wollen klären, warum bestimmte ionische Flüssigkeiten leitfähig sind, obwohl sämtliche spektroskopische Methoden darauf hindeuten, dass das Gleichgewicht auf der Seite der neutralen Substanzen liegt", sagt Projektleiter Christian Schröder. 

Hohe Viskosität umgehen

Flüssige Salze – ionische Flüssigkeiten - haben bei Raumtemperatur aufgrund ihres hohen Flammpunktes das Potenzial, konventionelle Elektrolyte zu ersetzen. Allerdings machen ihre hohe Viskosität den Ladungstransport für die meisten elektrochemischen Anwendungen zu langsam. Dieser Nachteil kann durch die Verwendung von protischen ionischen Flüssigkeiten umgangen werden.

In protischen ionischen Flüssigkeiten erfolgt elektrische Ladungen nicht nur durch die Diffusion der großen und sperrigen Ionen, sondern auch durch den Transport von kleinen, leichten Protonen. Somit kann in protischen ionischen Flüssigkeiten die elektrische Leitfähigkeit durch die Entkopplung des Ladungstransports vom Stofftransport erhöht werden. 

Methode etablieren

Es ist allerdings extrem schwierig, den Beitrag der Protonen – falls überhaupt vorhanden –  zum Ladungstransport zu bestimmen. In diesem Projekt planen die Forscher, den Ladungstransport in protischen ionischen Flüssigkeiten auf allen relevanten Längen- und Zeitskalen zu untersuchen. Dafür kombinieren sie die experimentelle Bestimmung und Molekulardynamiksimulationen. 

Nach Etablierung ihrer Methodik ist es das Ziel, die Grundlagen des Protonentransports in protischen ionischen Flüssigkeiten zu ergründen. Die Projektergebnisse könnten bei der Synthese von neuartigen Elektrolyten eine wichtige Rolle spielen.

© Christian Schröder