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28.09.2022

13.09.2022

Flüssigsalze mit vielseitigen Anwendungen

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Wenn Salze nahe der Umgebungstemperatur schmelzen, werden sie als Ionische Flüssigkeiten bezeichnet. Auf diese besonders vielfältige Materialklasse hat sich Daniel Rauber spezialisiert. Er erforscht, wie diese Flüssigsalze gezielt angepasst werden können, um etwa Energiespeicher und Brennstoffzellen zu verbessern, und wie sie helfen können, nachwachsende Rohstoffe zu verwerten. Der Nachwuchsforscher erhält heute den Ewald-Wicke-Preis der Deutschen Bunsen-Gesellschaft für Physikalische Chemie.

"Ionische Flüssigkeiten haben ähnliche Eigenschaften wie klassische Lösungsmittel, sie bieten aber den Vorteil, dass sie nicht verdampfen, nicht entflammbar sind und sehr gut elektrisch leiten", erklärt Daniel Rauber, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Physikalische Chemie und Didaktik der Chemie an der Universität des Saarlandes. Diese speziellen Flüssigsalze sind daher für ein sehr breites Spektrum an Anwendungen interessant.

So werden sie zum Beispiel in der Batterieforschung untersucht, um mittelfristig Lithium-Ionen-Batterien sicherer zu machen. Diese weit verbreiteten Akkus bringen aktuell die Gefahr von gefährlichen Bränden mit sich, da sie bisher noch entflammbare Lösemittel enthalten. Ionische Flüssigkeiten bieten aber auch Chancen für Brennstoffzellen und für chemische Prozesse sowie als effiziente Schmiermittel oder bei der Gewinnung von nachwachsenden Rohstoffen. Für jede konkrete Anwendung müssen die Struktur und damit die Eigenschaften der Ionischen Flüssigkeiten jedoch optimiert werden.

Um Einsicht in das komplexe Wechselspiel zwischen Aufbau und Beschaffenheit der vielseitigen, flüssigen Materialklasse zu erhalten, modifizieren Chemiker schrittweise die molekulare Struktur und analysieren anschließend die dadurch erhaltenen Eigenschaften. "In verschiedenen internationalen Projekte bin ich daran beteiligt, die Grundlagen für die Anwendungen von Ionischen Flüssigkeiten zu erforschen", sagt Daniel Rauber, der bereits über 30 fachwissenschaftliche und vier fachdidaktische Publikationen zu diesem Themengebiet veröffentlicht hat.

Allein für seine Doktorarbeit an der Universität des Saarlandes hatte Daniel Rauber rund 300 neue Ionische Flüssigkeiten synthetisiert. Anschließend bestimmte er ihre grundlegenden physikochemischen Eigenschaften wie Schmelzpunkt, Dichte, Viskosität und Leitfähigkeit, um die Beziehung zwischen der chemischen Struktur und dem Verhalten der Ionischen Flüssigkeiten besser zu verstehen.

"Mit diesen Erfahrungen konnte Daniel Rauber auch Schülerexperimente mit Ionischen Flüssigkeiten entwickeln und publizieren, um über die Schülerlabore als Brücke zwischen aktueller Forschung und Schulen die neue Materialklasse bekannter zu machen", erläutert Professor Rolf Hempelmann, der den Nachwuchsforscher bei seiner Doktorarbeit betreut hat und für die Schülerexperimente Mittel der Deutschen Bundesstiftung Umwelt einwerben konnte.

Daniel Rauber faszinieren die Flüssigsalze aber auch, weil sie für ganz verschiedene Anwendungen in Betracht kommen. "Derzeit untersuchen wir unter anderem, wie man Lignin mit Ionischen Flüssigkeiten auflösen und verarbeiten kann. Dieser Holzbestandteil fällt weltweit in riesigen Mengen als Abfallprodukt an und soll künftig zum Beispiel als Biokunststoff verwendet werden", sagt der Chemiker. Er will nun in seiner Habilitation weiter an den Grundlagen und dem vielfältigen Einsatz von Ionischen Flüssigkeiten forschen.

Für seine wissenschaftlichen Beiträge auf diesem Gebiet wird Daniel Rauber heute der Ewald-Wicke-Preis in Gießen verliehen. Dort findet derzeit die Jahrestagung der Deutschen Bunsen-Gesellschaft für Physikalische Chemie statt. Der renommierte Preis wird jährlich an junge Wissenschaftler bis zum Alter von 35 Jahren für herausragende Arbeiten auf dem Gebiet der angewandten Physikalischen Chemie vergeben.

Quelle: Universität des Saarlandes