Joint project

Funder: Federal Ministry of Food and Agriculture

Period: 2017-2019

URI: https://www.fnr.de/index.php?id=11150&fkz=22403116

Abstract: 
Redoxaktive Substanzen können aus Ablaugen der Zellstoffindustrie gewonnen werden. Hierbei ist sowohl eine chemische als auch eine elektrochemische Umsetzung möglich. Beide Wege werden in diesem Projekt untersucht, wobei das Zielmaterial durch Experimente an Modellsystemen definiert wird. Zur Aufreinigung des Rohstoffs werden an der Technischen Hochschule Mittelhessen Filtrationsmethoden etabliert. Für diese Filtrationsaufgabe werden bei Mann+Hummel spezielle Filtermembranen entwickelt. Das FIltrat wird durch die CMBlu Projekt AG zu den Zielmolekülen umgesetzt. Die Vorgabe für diese Zielmoleküle erfolgt durch die Untersuchung der Struktur-Eigneschafts-Beziehung in Zusammenarbeit durch die Arbeitsgruppen Wegner und Janek an der Justus-Liebig-Universität Gießen. Außerdem werden an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz in der Arbeitsgruppe Waldvogel elektrochemische Umsetzungsmethoden untersucht.

Detailed description: 
In Kollaboration mit der AG Wegner (TV 4) wurde durch Funktionalisierung einer chinoiden Grundstruktur mit den 1,2-Diaza-Anthrachinonen eine neue Verbindungsklasse gewonnen, die sich in ihrer Potentiallage deutlich von ihrem Vorbild unterscheidet. Die Untersuchung der Struktur- Wirkungsbeziehung dieser Verbindungen führte zu einer deutlichen Verbesserung der elektrochemischen Stabilität in sauren wie auch in basischen Medien und einer erfolgreichen substitutionsabhängigen Anpassung des resultierenden Redoxpotentials. Infolge dessen konnten Diaza-Anthrachinone als Negolyt-Aktivmaterial in Redox-Flussbatterien eingesetzt werden. Abgeleitet von diesen Erkenntnissen wurden Zielmoleküle für die Posolytseite definiert und Grundstrukturen mit reduzierter Elektronendichte hergestellt. Auch in diesem Fall konnten physikochemische Eigenschaften wie Redoxpotential und Zyklenstabilität durch Anwendung spezifischer Substitutionsmuster anwendungsbezogen modifiziert werden. Aus diesen Anpassungen resultierten leistungsfähige Posolyt- Aktivmaterialien, deren erhöhte Löslichkeit darüber hinaus hohe Energiedichten im Zellbetrieb ermöglicht.