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Eigenschaften und die Anwendungsmöglichkeiten von ionischen Flüssigkeiten

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es ist immer wieder ein und ja also für uns aus elektrisch technischer Sicht das sind natürlich die die Transporteigenschaften von solchen ionischen Flüssigkeiten heißt die Frage ist wie schnell bewegen sich die Ionen eigentlich in so einer ionischen Flüssigkeit und das bestimmt natürlich auch die Ionenleitfähigkeit und die Viskosität also ich schneller sich die Ionen jetzt in dieser Flüssigkeit hier bewegen desto höher ist die Ionenleitfähigkeit ist niedriger ist die Viskosität bei diese Viskosität die kann man natürlich so relativ einfach demonstrieren ich das ein bisschen Stückle wenn ich also zum Beispiel dieses Wasser der sich das ist ziemlich niedrigviskose wenig im Vergleich dazu diese ionische Flüssigkeit schütteln
sich die ist schon ein bisschen Viskose und ich kann dann zum Beispiel auch noch verschiedene ionische
Flüssigkeiten vergleichen das ist zum Beispiel der Flüssigkeit im wiederzuholen Caption Unternehmen in der Regel Immigration ist ein Mann Gruppe und die Methylgruppe 3 vergleichsweise dünnflüssig ich muss jetzt nur diese Methylgruppen durch nicht setzen sich damit das Ganze deutlich zähle ich das also schütteln und
ich schätze dass hier sehe ich also dieses mit der über Gruppe das ist schon deutlich zäher und
dann kann ich auch sofort ablesen dass dieses hier deutlich niedrigere Leitfähigkeit haben also höhere Viskosität langsamere Ionen dann weiß ich sofort das hat also auch eine niedrigere Leitfähigkeit wenn ich das ganze jetzt für Batterie Anwendungen nutzbar machen will dann kann ich ja nicht einfach nur eine ionische Flüssigkeiten in den organischen Kationen schwach koordinierenden Anionen sondern muss sich auch die Ziehung Salz zu setzen und da gibt es ein grundsätzliches Problem in der Anwendung wenn ich also eine Flüssigkeit hinnehmen und ich dazu dass die zum Salz dazu dann sehe ich nicht dass man schon wieder das ist jetzt mit zugesetzten ist unser Ziel das ist unheimlich zählt das
ist sehr sehr ist groß und da kann ich jetzt direkt ablesen auch die ionische Leitfähigkeit von dieser Flüssigkeit mit dem Salz trendy ist deutlich niedriger ist
natürlich schlecht für die Anwendung was wir jetzt dass noch machen kann ist man kann jetzt auch sich mit speziellen indem er Ton angucken wie schnell sind die einzelnen Ionen drin ich hab ja organische Kationen drin ich hab an und auch Lithiumionen drin und ich kann mit einem eher unter Methoden die individuellen Diffusionskoeffizienten von den besten unter sich zum Beispiel Beziehung ist relativ Immobilie das organische Caption ist am schnellsten da drinnen Vergleich dazu ist das Lithiumionen relativ immobil und das ist natürlich nicht das was ich von Anwendung haben wir auf den 1. Blick ist es vielleicht auch überraschend wenn ich mir überlege diese diese kleinen ziehen und die können ja eigentlich recht mobil sein in so einer Physiker sind ja viel kleiner als die organischen Kationen sind sie aber nicht ja warum ist es so was man da findet ist wenn man sich das spektroskopisch angucken mehr ist dass diese wie 10 Millionen als kleine Joni wechselwirken ziemlich stark mit den Anionen wenn ich also ein typisches TSI Anionen habe was man in vielen ionischen Flüssigkeiten findet dann bilden die Cluster mit dem mit dem mit 10 Millionen für Brasilien eher lieblos und das sind vielleicht 2 oder 3 von diesen negativen Ionen ,komma unkoordiniert und diese Verbindung die sind relativ stabil und da die auch vergleichsweise großen diffundieren die ziemlich langsam durch diese ionische Flüssigkeit also das Grundproblem bei der Anwendung Indizien Batterien ist dass man es bis heute nicht geschafft hat die Millionen besonders mobil in diesem ionischen Flüssigkeiten zu kommen das ist eine echte Herausforderung der wir uns also hier in der in der Forschung auch für ein anderes interessantes Anwendungsgebiet das sind Superkondensatoren das ist im Vergleich zu Batterien bisschen anderes Speicher Konzept das ist immer illustriert in dieser schematische Abbildung bin ich also 2 Elektroden nehmen und ich haben Elektrolyt dazwischen und legt jetzt mit Spannung an die so hoch ist wie nur so hoch ist dass sich diese Elektronen noch nichts ersetzt hat das keine Elektro chemische Reaktionen ablaufen dann hab ich meine Doppelschicht Bildung Doppelschicht Bildung heißt positive Ionen wandern die an die negative Elektrode negative Ionen also die Anionen wandern an die positive Elektrode und damit kann ich jetzt Ladung und Energiespeicher erstmal die gespeicherte Energie aufgeschrieben als Gleichung dies also ein halt mal Doppelschicht Kapazität mal die Spannung die ich anlegen zum Quadrat soll diese Doppelschicht Kapazität dies ist umso höher je mehr Jon ich an die Elektroden anbringen kann je näher ich die anbringen kann keiner der Abstand ist zu der Elektrode die Leistung dagegen die so einen Kondensator aufnehmen oder abgeben kann die Energie pro Zeit die ist gegeben durch den Quadrat 4 er also die Spannung zum Quadrat durch viermal den Widerstand des Elektrons also da kommt so ein wie groß der Widerstand wie schnell können die Ionen wandern in diesem Elektrolyt wenn ich also jetzt ein guten Super Kondensator bauen will dann muss ich erst mal Ruhe Doppelschicht Kapazität habe ich muss also viele Regionen sehr nahe an die Elektroden anbringen ich muss niedrigen Widerstand haben also die müssen schnell wandern können müssen schnell an die Elektroden ankommen und ich muss eine hohe Spannung anlegen können und dass sich das Ganze zersetzt er die Spannung die geht ja quadratische in die Energie ein und auch in die Leistung und da sind gerade nur so sich kein Staat das haben wir eben schon mal gesagt also die die Spannung nicht anlegen kann ohne dass es relativ fruchtige quadratisch einen hatten also die ionischen Flüssigkeiten sehr interessant für diese Art von Anwendung also diese Unterschiede Speicher Konzept das ganz interessant die sich mal in also eine Energieleistung Diagramme anzuschauen wenn man mal konventionellen didaktischen Kondensatoren und dem man in der Elektronik einsetzt dann sieht man wie die Energiedichte die hier auf der x-Achse aufgetragen ist diese niedrig kann nur wenig Energie speichern die Leistungsdichte die auf der y-Achse aufgetragen sie froh dass die so schnell aufladen und wieder entladen wird das mit Batterien vergleichen sich die Batterien den kann ich deutlich mehr Energie speichern Masse hier aber aber die Leistung ist relativ niedrig kann also nur langsam Auflagen wieder entladen das kennt man aus der aus der täglich an ist dort also ein paar Stunden oder mindestens 10 für halbe Stunde bis eine Batterie wieder aufgeladen ist und solche elektrisch chemischen Superkondensatoren liegen so dazwischen zwischen diesen irischen Kondensatoren und den Batterien die haben also tendenziell weniger Leistung als eine Batterie aber dafür entschuldigen Janko tendenziell weniger Energie als eine Batterie aber die können wir Leistung abgeben kann also relativ schnell aufladen entladen typischerweise so ja in Sekunden war was man heute versucht ist die Energie diese Superkondensatoren zu erhöhen so Richtung auf die Energie heutige Batterien aufnehmen können und daher schon interessante Sache jetzt der ionische Flüssigkeiten zu verwenden weil wir hohe Spannungen aushalten und die Spannung wie gesagt diese Energie quadratisch ein geht aber auch da gibt es noch viele Probleme zu lösen also man hat bisher diese Doppelschicht Bildung im ionischen Flüssigkeiten an der Grenzfläche Elektroden relativ schlecht verstanden dass es da bin also relativ komplexe Prozesse statt an dieser Grenze ist nicht so einfach wie in diesem Schema hier und das muss man also noch näher untersuchen mit unterschiedlichen Methoden und wir das einmal an solchen solchen glatten Elektroden hier verstehen in der Anwendung nimmt man allerdings nicht solche solche Platten Elektron sondern meinem Mann meinen poröse betont das ist hier mein dieser Schemazeichnung illustriert wenn ich also zu ein schwarzes Elektrodenmaterialien habe das Land aus Kohlenstoff sein denn der porös ist und jetzt dringend der Elektrolyt in diesem ein dann kann er sich das zum Beispiel negative Ladung auf dieses Elektrodenmaterial bringen können sich Kationen ja diese Grenzflächen Anlagen und das hab ich und die Grenzfläche zwischen diesem porösen Material und diesen Elektrolyten und das heißt ich kann das viel Ladung und damit auch viel Energie speichern und die Herausforderung ist halt diese Doppelschicht Bildung zu verstehen einmal als 1. Schritt an diesen glatten und einer einfachen glatten Elektrode aber dann vor allen Dingen auch im Hinblick auf die anderen in solchen porösen Elektroden und da arbeiten wir dran in im in Zusammenarbeit mit anderen Gruppen solche Prozesse mit verschiedenen Messmethoden zu untersuchen und wollen das als ein Beitrag liefern für das theoretische Verständnis erstmal und aber auch im Hinblick darauf dass man dann bessere Superkondensatoren entwickeln wollen vielleicht ich immer
Fehler wie im Allgemeinen Messungen an unserem den elektrischen Schnittstelle wird vorbereitet werden dazu wird hier die selbst gebaute und Selbstkonzept jeden Bestseller zunächst einmal vorbereitet mit Hilfe einer speziellen Methode mit der man auch nicht warum das große ionische Flüssigkeiten aufziehen kann möchte jetzt einmal am Beispiel von innen kennen Sie das Ganze durchführen dazu wird eine Menge der und Kind aufgezogen und kann in bestimmten Dosen abgegeben werden eingestellt ist in diesem Fall 20 mit Colette man mal zu zeigen wie wenig wir tatsächlich von den Unschlüssigkeit brauchen wir eine Messung das hier unten was man hier sieht ist ein kleiner Platz entschieden den genutzt Mehr als Gegenelektrode in diesem Plattentitel Titel für die und Flüssigkeit jetzt eingeführt nach dem was geschehen ist wird der Platz im Tiegel mit der Gegenelektrode darstellt eingeführt in die Zelle in der Zelle befinden sich jetzt schon einen Arbeits Elektrode in diesem Fall ebenfalls ein Platindraht und eine Referenz Elektrode wobei es sich hierbei um eine dafür ganz ehrlich oder handelt muss man aufpassen dass die beiden Elektroden möglichst zentral in diesen Titel eintauchen damit in der Seele verschlossen und letztendlich noch die Elektroden angebracht diese Elektroden ermöglichen das innerhalb der Klasse hockst die Verbindung mit dem Messgerät wollen wir wir eine ihren
CDU-Führung verwenden
Messungen in der Black Box und deswegen notwendig weil ionische Flüssigkeiten aus der Luft
verschiedene Gase absorbieren und fragen uns was für große Gruppe stellen und deswegen müssen die
Messungen um die Ergebnisse nicht zu verfälschen innerhalb der durchgeführt werden aber 0 ist der ich habe es
ja also unsere bis Problem bei der ionischen Flüssigkeiten auch im Hinblick auf die Anwendung ist hat dass die doch sehr sehr teuer sind und deswegen haben wir jetzt auch so kleine Fläschen genommen mit der nicht allzu großen Menge wenn man die kauft es gibt so verschiedene Firmen die die anbieten da kann man also alle möglichen Arten von ionischen Flüssigkeiten kaufen und was man derzeit ist typischerweise so für 100 Milliliter hat ein paar 100 Euro das ist dann so die Standard Qualität bei denen das heißt diesen jungen Musiker ist noch nicht mal besonders frei und wenn man jetzt Grenzflächen Untersuchungen macht wenn man also zum Beispiel Doppelschichten ein Elektrodenmaterial oder so untersuchen will dann braucht man schon sehr eine ionische Flüssigkeiten und wenn man sich die Spitze gestellt das kann man so machen bei den Firmen die sich die speziellen bestellt dann legt man für ein paar 100 Milliliter dann in ein paar Tausend Euro also 5 bis 10 Tausend Euro für spezielle Synthese und das geht also auch bei uns in der Forschung dann natürlich ganz schön ins Geld das heißt wenn man den Antrag stellt also da schreibt man also dann wirklich noch ein ja ich möchte gerne eine spezielle Synthese haben die und die Hilflosigkeit und das kostet halt 5 bis 10 Tausend Euro oder so
Grenzfläche
Stoffdichte
Separator
Besprechung/Interview
Ton <Geologie>
Chemische Verbindungen
Computeranimation
Gasphase
Salz
Spezies <Chemie>
Dosis
Ionene
Methylgruppe
Zelle
Primärelement
Kohlenstoff
Elektron <Legierung>
Organisches Kation
Reaktionsführung
Leitfähigkeit
Cluster
Kation
Ionische Flüssigkeit
Tiegel
Ionenleitung
Elektrolytlösung
Anion
Elektrolyt
Viskose
Chemischer Prozess

Metadaten

Formale Metadaten

Titel Eigenschaften und die Anwendungsmöglichkeiten von ionischen Flüssigkeiten
Serientitel Chymiatrie
Autor Roling, Bernhard
Drüschler, Marcel
Hegemann, Julian
Authmann, Andreas
Jerabek, Paul
Lizenz CC-Namensnennung - keine kommerzielle Nutzung - Weitergabe unter gleichen Bedingungen 3.0 Deutschland:
Sie dürfen das Werk bzw. den Inhalt zu jedem legalen und nicht-kommerziellen Zweck nutzen, verändern und in unveränderter oder veränderter Form vervielfältigen, verbreiten und öffentlich zugänglich machen, sofern Sie den Namen des Autors/Rechteinhabers in der von ihm festgelegten Weise nennen und das Werk bzw. diesen Inhalt auch in veränderter Form nur unter den Bedingungen dieser Lizenz weitergeben.
DOI 10.5446/18709
Herausgeber Paul Jerabek, Julian Hegemann, Andreas Authmann
Erscheinungsjahr 2010
Sprache Deutsch

Inhaltliche Metadaten

Fachgebiet Chemie
Abstract Nach der Geschichte der ionischen Flüssigkeit geht Prof. Roling nun auf die Eigenschaften und die Anwendungsmöglichkeiten von ionischen Flüssigkeiten an. Anschließend gibt Marcel Drüschler einen kurzen Einblick in den Umgang mit ionischen Flüssigkeiten im Labor.
Schlagwörter Physikalische Chemie
Vortrag

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