C02-Elektrolyseverfahren Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Elektro ^¬ lyse von Kohlendioxid, wobei Kohlendioxid unter Verwendung eines Elektrolyten umfassend eine Verbindung der Formel (I) und/oder Formel (II) elektrolysiert wird,

RiR2R ₃ R ₄ ⁺ SO ₃ -R5 ^" Formel (I)

R!R ₂ R3R4 ⁺ SO3O-R5 ^" Formel (II)

eine Verwendung der Verbindung der Formel (I) und/oder Formel (II) bei einer entsprechenden Elektrolyse sowie eine Elektro ^¬ lytlösung umfassend eine Verbindung der Formel (I) und/oder Formel (II) .

Durch die Verbrennung von fossilen Energieträgern (Kohle, Gas, Öl) wird momentan etwa 68% des weltweiten Energiebedarfs gedeckt. Durch diese Verbrennungsprozesse wurden allein in Deutschland im Jahr 2012 etwa 818 Millionen Tonnen Kohlen- Stoffdioxid (C0 ₂ ) in die Atmosphäre emittiert. Diese Verdün ^¬ nung von CO2 in der Luft ist der einfachste Weg, auch große Mengen an CO2 (Braunkohlekraftwerke über 50000t pro Tag) zu entsorgen . In Deutschland ist die rasche Energiewende zwar politisch ge ^¬ wünscht, dennoch werden weltweit Kohle- und Gaskraftwerke noch viele Jahrzehnte die entscheidende Rolle im Energiemix spielen. Die Diskussion der negativen Auswirkungen des Treibhausgases CO2 auf das Klima hat dazu geführt, das über eine Wiederverwertung des anfallenden CO2 nachgedacht wird.

Thermodynamisch gesehen liegt CO2 in einem energetischen Minimum, d.h. es ist chemisch sehr stabil und dazu reaktions ^¬ träge. Somit ist es schwierig CO2 in wieder verwertbare Stof- fe umzuwandeln, respektive es chemisch in diese einzubauen. Darüber hinaus liegt der Kohlenstoff im C02-Molekül im höchstmöglichen Oxidationszustand vor, was zur Folge hat, dass CO2 nicht mehr durch Verbrennung (= Oxidation) zur Energieerzeugung dienen kann.

In der Natur wird das CO2 durch Photosynthese zu Kohlenhydra- ten umgesetzt. Dieser zeitlich und auf molekularer Ebene räumlich in viele Teilschritte aufgegliederte Prozess ist nur sehr schwer großtechnisch kopierbar.

Ein Ansatz zur Begrenzung des C02~Ausstoßes ist die Chemi- sorption von CO2 in Aminen unter der Bildung von Carbamaten

(Aminwäsche) . So kann das CO2 ähnlich dem Schwefelwasserstoff aus dem Rauchgas eines Kraftwerks abgetrennt werden (Carbon- Capture) . Wässrige Lösungen von Monoethanolamin oder

Diethanolamin oder Aminosäuren dienen als Reagenz. Durch Er- hitzen der Lösung kann CO2 dann in Reinform zur Endlagerung freigegeben werden. Mit diesem Verfahren kann jedoch kein wirkliches „Recycling", sondern lediglich eine zeitlich und räumlich begrenzte Speicherung des erzeugten CO2 bewerkstel ^¬ ligt werden.

Ein ökonomisch und ökologisch besserer Ansatz stellt die Rückumwandlung von CO2 in Wertstoffe dar, die dann wiederum zur Energiegewinnung oder besser zur Verarbeitung in der Industrie genutzt werden können.

Den im Vergleich zur reinen Photokatalyse momentan effizienteren und anwendungsnäheren Weg stellt die elektrochemische Reduktion des CO2 dar. Im Gegensatz zur direkten Nutzung der Lichtenergie bei der Photosynthese wird bei diesem Prozess unter Zufuhr von elektrischer Energie CO2 in ein energetisch höherwertiges Produkt wie CO, CH ₄ oder C _x H _y O _z umgewandelt. Die elektrische Energie wird dabei in einem Zwischenschritt aus regenerativen Energiequellen wie Lichtenergie oder Windenergie gewonnen. Die bei dieser Reduktion erforderliche Energie- menge entspricht im Idealfall der frei werdenden Verbren ^¬ nungsenergie des Brennstoffes und sollte nur aus regenerati ^¬ ven Quellen stammen. Eine Überproduktion dieser volatilen Energien steht jedoch nicht kontinuierlich zur Verfügung, sondern spontan zu Zeiten mit starker Sonneneinstrahlung oder kräftigem Wind. Dies wird sich mit dem weiteren Ausbau der erneuerbaren Energien jedoch in naher Zukunft weiter verstärken .

Somit scheint es ökonomisch sinnvoll, eine Anlage zu entwi ^¬ ckeln, die einen Teil des erzeugten CO ₂ aus fossilen Kraft ^¬ werken als reine Kohlenstoffquelle nutzt, um damit mit vola- tilem Überschussstrom aus regenerativen Energien einen teuren Grundstoff für die Industrie herzustellen.

Schon in den 1970er Jahren kam es vermehrt zu systematischen Untersuchungen der elektrochemischen Reduktion von CO ₂ .

Trotz vieler Bemühungen ist es bisher jedoch nicht gelungen, ein langzeitstabiles elektrochemisches System zu entwickeln, mit dem bei hinreichend hoher Stromdichte und akzeptabler Ausbeute CO ₂ energieeffizient konvertiert werden kann. Hoch- preisige Rohstoffe für die Industrie oder konkurrenzfähige Energieträger stehen im Fokus.

Der Aufbau der Elektrolysezellen ist gewöhnlicherweise vom Prinzip ähnlich. Zwei mit Elektrolyt gefüllte Kompartiments , in denen sich Kathode und Anode befinden, sind über eine Membran separiert (üblicherweise Cation Exchange Membrane (=CEM) oder Anion Exchange Membrane (=AEM) ) . Eine weitere Al ^¬ ternative ist eine Diaphragma, ein mit Elektrolyt vollgesoge ^¬ ner Filter, der eine Gastrennung erlaubt. Die Kathode ist hierbei eingetaucht im Katholyten, und die Anode eingetaucht im Anolyten.

Als Elektrolyte kommen meist wässrige Salzlösungen von Salzen wie KHCO ₃ oder K ₂ SO ₄ zum Einsatz. Die Vorgänge im Anodenraum stehen dabei oft außerhalb des Interesses. Als Anode dienen üblicherweise inerte Materialien wie Graphit oder Platin zur H ₂ 0-Oxidation . Gegenstand der Forschung sind meist die Vorgänge an der Grenzfläche Kathode/Elektrolyt, wobei entweder die Kathode als Material selbst katalytisch aktiv wirkt (z.B. Kupfer, Silber oder Keramiken) oder der Elektrolyt einen lös- liehen Katalysator enthält. Darüber hinaus können nichtwäss- rige Medien co-katalytische Einflüsse aufweisen. Ein promi ^¬ nentes Beispiel sind ionische Flüssigkeiten. Sie sind in flüssiger Phase vorliegende, vollständig dissoziierte Salze, denen im Gegensatz zu organischen Lösemitteln kein Leitsalz beigemischt werden muss, aber beigemischt werden kann.

Vorliegend ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Elektroly ^¬ severfahren bereitzustellen, das eine langzeitstabile Reduktion von CO2 , z.B. für > 1000 h, ermöglicht. Es ist technisch hierbei bevorzugt, dass die ProduktZusammensetzung über die Zeit konstant bleibt, beispielsweise eine bestimmte Synthese ^¬ gasmischung aus H2 / CO. Ebenso ist es technisch bevorzugt, dass die elektrischen Betriebsparameter wie Zellspannung, Arbeitselektrodenspannung und Gegenelektrodenspannung über die Zeit konstant bleiben. Gleichzeitig soll die Reduktion von CO2 auf eine industriell relevante Umwandlungsrate überführt werden, wobei üblicherweise Stromdichten oberhalb von 100 mAcm ^-2 benötigt werden.

Für rein wässrige Elektrolyte wurden beispielsweise in

D. Kopljar, A. Inan, P. Vindayer, N. Wagner, E. Klemm,

Electrochemical reduetion of C02 to formate at high current density using gas diffusion electrodes, J Appl Electrochem 2014, 44, pp . 1107-1116 bereits hohe Stromdichten für die Re ^¬ duktion von CO2 berichtet.

Zudem ist aus Brian A. Rosen, Amin Salehi-Khoj in,

Michael R. Thorson, Wei Zhu, Devin T. Whipple,

Paul J. A. Kenis, Richard I. Masel, Ionic Liquid-Mediated Selective Conversion of C02 to CO at low Overpotentials, Science 2011, 334, 643-644 die Wirkung einer ionischen Flüssigkeit als Co-Katalysator in der CO2 Reduktion bekannt. Es wurde dort gezeigt, wie 18 mol% der ionischen Flüssigkeit

[EMIM] BF ₄ in H ₂ 0 als Elektrolyt die Überspannung für die C0 ₂ Reduktion senkt. Ebenfalls wurde diskutiert, dass die ioni ^¬ sche Flüssigkeit gleichzeitig die Reduktion von Wasser hemmt, weil die Faraday Effizienz für H2 dann gegen 0 % geht. In US 2011/0114502 AI, WO 2011/120021 AI, WO 2012/006240 A4, US 2013/0075273 AI und WO 2014/130962 AI wird jeweils eine Vielzahl von ionischen Flüssigkeiten als Elektrolyt für die Reduktion von CO ₂ diskutiert und beansprucht. Die dabei ent ^¬ haltenen Ausführungsbeispiele gelten jedoch für eine Redukti ^¬ on über kurze Zeiten < 1 h und/oder kleinen Stromdichten < 35 mAcm ^-2 . Darüber hinaus werden neben den puren ionischen Flüssigkeiten auch sämtliche Mischungen einer ionischen Flüs- sigkeit mit Wasser als Elektrolyt für die CO ₂ Reduktion bean ^¬ sprucht. Eine Optimierung wurde nicht in Betracht gezogen.

Darüber hinaus werden Imidazolium Ionen basierte ionischen Flüssigkeiten als Elektrolyt in der Reduktion von CO ₂ bei hö- heren Stromdichten von 50 mAcm ^-2 in Z. Liu, R. I. Masel,

Q. Chen, R. Kutz, H. Yang, K. Lewinski, M. Kaplun, S. Luopa, D. R. Lutz, Electrochemical generation of syngas from water and carbon dioxide at industrially important rates, J. C02 Util. 2016, DOI: 10.1016/j . j cou .2016.04.011 und von etwa 250 mAcm ^"2 in S. Verma, X. Lu, S. Ma, R. I. Masel,

P. J. A. Kenis, Phys . Chem. Chem. Phys . 2016, 18,

pp . 7075-7084 offenbart. Die Stabilität der Elektrolyte wird nur angenommen und nicht experimentell bestätigt. In den oben genannten Patentanmeldungen werden praktisch alle möglichen bekannten ionischen Flüssigkeiten als ElektrolytZusatz für die elektrochemische C0 ₂ -Reduktion beansprucht. Es wurde jedoch nicht deren praktische Anwendbarkeit im Detail untersucht .

Die Erfinder haben herausgefunden, dass spezifische Tetra- ammoniumalkylverbindungen im Elektrolyten eine langzeitstabi- le und effiziente Elektrolyse von Kohlendioxid ermöglichen. Es wurden Strukturen von insbesondere ionischen Flüssigkeiten experimentell gefunden, die für die Anwendung bei hohen

Stromdichten > 150 mAcm ^-2 und für langzeitstabile Reduktionen > 150 h von CO ₂ geeignet sind. Um die Stabilität der Auswahl besonders geeigneter ionischer Flüssigkeiten zu bekräftigen, haben die Erfinder zusätzlich demonstriert, dass diese bei einer deutlich größeren elektrischen Belastung von z.B.

500 mAcm ^-2 über eine Zeit von beispielsweise > 20 h eine kon ^¬ stante Produktgaszusammensetzung liefern können.

Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Elektrolyse von Kohlendioxid, wobei Kohlen ^¬ dioxid unter Verwendung eines Elektrolyten umfassend eine Verbindung der Formel (I) und/oder Formel (II) elektrolysiert wird,

RiR ₂ R ₃ R ₄ ⁺ SO ₃ -R5 ^" Formel (I)

RiR ₂ R ₃ R4 ⁺ SO3O-R5 ^" Formel (II) wobei Ri , R ₂ , R ₃ , und R ₄ ausgewählt sind aus substituierten und nicht substituierten Alkylresten mit 1 bis 10 C-Atomen, wobei mindestens zwei von Ri , R ₂ , R ₃ , und R ₄ einen substituierten oder nicht substituierten Ring mit 2 bis 10 C-Atomen bilden können, und

R5 ausgewählt ist aus einem substituierten oder nicht substi ^¬ tuierten Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen.

In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung einer Verbindung der Formel (I) und/oder For- mel (II),

RiR ₂ R ₃ R ₄ ⁺ SO ₃ -R5 ^" Formel (I)

RiR ₂ R ₃ R4 ⁺ SO3O-R5 ^" Formel (II) wobei Ri , R ₂ , R ₃ , und R ₄ ausgewählt sind aus substituierten und nicht substituierten Alkylresten mit 1 bis 10 C-Atomen, wobei mindestens zwei von Ri , R ₂ , R3, und R ₄ einen substituierten oder nicht substituierten Ring mit 2 bis 10 C-Atomen bilden können, und

R5 ausgewählt ist aus einem substituierten oder nicht substi ^¬ tuierten Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen,

bei der Elektrolyse von Kohlendioxid. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung gemäß einem As ^¬ pekt eine Elektrolytlösung, umfassend eine Verbindung der Formel (I) und/oder Formel (II), R!R ₂ R ₃ R4 ⁺ S0 ₃ -R ₅ ^~ Formel (I)

RiR ₂ R ₃ R4 ⁺ SO3O-R5 ^" Formel (II) wobei Ri , R ₂ , R3, und R ₄ ausgewählt sind aus substituierten und nicht substituierten Alkylresten mit 1 bis 10 C-Atomen, wobei mindestens zwei von Ri , R ₂ , R ₃ , und R ₄ einen substituierten oder nicht substituierten Ring mit 2 bis 10 C-Atomen bilden können, und

R5 ausgewählt ist aus einem substituierten oder nicht substi ^¬ tuierten Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen,

wobei die Verbindung der Formel (I) und/oder Formel (II) in Wasser mit einer Konzentration von < 20 mol% vorliegt.

Zudem betrifft die vorliegende Erfindung in einem weiteren Aspekt eine Elektrolysevorrichtung, umfassend eine Anode, eine Kathode und eine erfindungsgemäße Elektrolytlösung oder einen Elektrolyten umfassend eine Verbindung der Formel (I) und/oder Formel (II),

RiR ₂ R ₃ R ₄ ⁺ SO ₃ -R5 ^" Formel (I)

R!R ₂ R ₃ R ₄ N ⁺ SO ₃ O-R5 ^" Formel (II) wobei Ri , R ₂ , R ₃ , und R ₄ ausgewählt sind aus substituierten und nicht substituierten Alkylresten mit 1 bis 10 C-Atomen, wobei mindestens zwei von Ri , R ₂ , R3, und R ₄ einen substituierten oder nicht substituierten Ring mit 2 bis 10 C-Atomen bilden können, und

R5 ausgewählt ist aus einem substituierten oder nicht substi ^¬ tuierten Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen. Weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen und der detaillierten Beschreibung zu entnehmen . Die beiliegenden Zeichnungen sollen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulichen und ein weiteres Verständnis dieser vermitteln. Im Zusammenhang mit der Beschreibung dienen sie der Erklärung von Konzepten und Prinzipien der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maß ^¬ stabsgetreu zueinander dargestellt. Gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten sind in den Figuren der Zeichnungen, sofern nichts anderes ausgeführt ist, jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.

Figur 1 zeigt einen Ausschnitt einer ¹ E NMR-Aufnahme in Ver ^¬ gleichsbeispiel 1

In Figur 2 sind elektrochemische Fenster von Verbindungen in

Beispiel 2 dargestellt.

Figur 3 sind elektrische Potentiale bei verschiedenen Strom ^¬ dichten in Beispiel 2 zu entnehmen.

Figur 4 zeigt darüber hinaus einen Ausschnitt einer ¹ E NMR- Aufnahme in Beispiel 2.

Figur 5 zeigt die Langzeitstabilität der Faraday-Effizienz in

Beispiel 3.

Weiterhin zeigt Figur 6 die Stabilität der Spannung in Beispiel 3.

Zudem ist Figur 7 die Langzeitstabilität der Faraday-Effi- zienz in Beispiel 4 zu entnehmen.

Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Elektrolyse von Kohlendioxid, wobei Kohlen ^¬ dioxid unter Verwendung eines Elektrolyten umfassend eine Verbindung der Formel (I) und/oder Formel (II) elektrolysiert wird, R1R2R3R4 SO3-R5 ^" Formel (I)

RiR ₂ R ₃ R4 ⁺ SO3O-R5 ^" Formel (II)

wobei Ri , R ₂ , R3, und R ₄ ausgewählt sind aus substituierten und nicht substituierten Alkylresten mit 1 bis 10 C-Atomen, bei- spielsweise 1 bis 6 C-Atomen, z.B. 1 bis 4 C-Atomen, wobei mindestens zwei von Ri , R ₂ , R3, und R ₄ einen substituierten oder nicht substituierten Ring mit 2 bis 10 C-Atomen, z.B. 3 bis 8 C-Atomen, beispielsweise 4, 5 oder 6 C-Atomen, bilden können, und

R5 ausgewählt ist aus einem substituierten oder nicht substi ^¬ tuierten Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen, beispielsweise 1 bis 4 C-Atomen, z.B. 1 bis 2 C-Atomen.

Durch die gezielte Auswahl der Verbindungen der Formel (I) und/oder (II), insbesondere in Form ionischer Flüssigkeiten, können folgende zusätzliche, industriell relevante, Parameter erzielt werden. a. Hohe Stromdichten.

Der Hauptteil der bekannten Literatur geht von Imidazolium- salzen als Elektrolytzusäte aus. Bei kleinen Stromdichten scheinen diese auch sehr gut geeignet, wie beispielsweise zu sehen unter DOI : 10.1002/aenm.201502231. Allerdings zeigt sich, dass sich diese Imidazoliumsalze sehr schnell bei höhe- ren Stromdichten zersetzen. Eine ausführliche Beschreibung hierzu kann Vergleichsbeispiel 1 entnommen werden. Die Zer ^¬ setzungprodukte können hierbei eindeutig mittels NMR-Spek- troskopie nachgewiesen werden. In Sinne dieser Erfindung sind Stromdichten über 100 mA/cm ² , bevorzugt über 250 mA/cm ² , be- sonders bevorzugt über 500 mA/cm ² . Die besonders bevorzugten Stromdichten liegen im oder über dem Bereich der für die Chloralkali-Elektrolyse genutzten Stromdichten. b. Elektrochemische kathodische Stabilität.

Obwohl imidazoliumhaltige ionische Flüssigkeiten (IL, ionic liquids) im Reinzustand große elektrochemische Fenster auf ^¬ weisen (siehe DOI: 10.1002 /aenm.201502231 ) , neigen sie bei hohen reduktiven Strömen und dadurch verursachten lokal stark basischen pH-Werten in Verbindung mit CO2 zur Zersetzung. Die hier beschriebenen Verbindungen sind elektrochemisch stabil. c. Elektrochemische anodische Stabilität.

Für industriell relevante Elektrolyseure sollten Verbindungen in Elektrolyten, insbesondere ionische Flüssigkeiten, neben der kathodischen Stabilität auch eine anodische Stabilität besitzen, um den Elektrolyt sowohl für Kathoden- als auch Anodenseite nutzen zu können. Die hier beschriebenen Verbin- düngen sind auch anodisch stabil. d. Hohe Leitfähigkeit.

Normalerweise besitzen insbesondere ionische Flüssigkeiten aufgrund hoher Viskosität und Molekülgröße nur eine geringe elektrische Leitfähigkeit, was nachteilig für die Leistungs ^¬ effizienz eines damit betriebenen Elektrolyseurs ist. Die hier beschriebenen Verbindungen zeigen insbesondere in wäss- riger Lösung eine hohe gemessene Leitfähigkeit, beispielswei ^¬ se oberhalb von 30 mS/cm bei 30 °C. e. Mischbarkeit mit Wasser und Viskosität.

Viele ionische Flüssigkeiten sind nur unzureichend mischbar mit Wasser. Andererseits ist die Viskosität sehr hoch. Hohe Viskosität und mangelnde Mischbarkeit resultieren in einer für elektrochemische Verfahren zu geringen Leitfähigkeit.

Mit den vorliegenden Verbindungen ist eine gute Mischbarkeit mit Wasser gegeben, so dass auch wässrige Elektrolyte verwen ^¬ det werden können, was die C02-Elektrolyse einfach durchführbar macht und weniger Belastung für die Umwelt bringt. f. Chemische Aktivierung von CO2 .

Herkömmlich gelangt CO2 gasförmig oder im Elektrolyten physikalisch gelöst zur Elektrode. Die hier beschriebene Auswahl an Verbindungen im Elektrolyten ermöglicht einen zusätzlichen energetisch günstigeren Reaktionspfad für CO2. Das CO2 kann, geeignete lokale Elektrodenumgebung vorausgesetzt (z.B. hoher pH-Wert) , als Carboxylat chemisch an die vorliegenden Verbindungen binden. Somit findet eine Aktivierung des CO2 statt. Gemäß bestimmten Ausführungsformen umfasst der Elektrolyt eine Verbindung der Formel (I) . Gemäß bestimmten Ausführungs ^¬ formen umfasst der Elektrolyt eine Verbindung der Formel (II) . Gemäß bestimmten Ausführungsformen umfasst der Elektro ^¬ lyt eine Verbindung der Formel (I) und eine Verbindung der Formel (II) . Es ist auch möglich, dass mehrere Verbindungen der Formel (I) und/oder der Formel (II) im Elektrolyt enthal ^¬ ten sind.

Die Alkylreste können verzweigt und/oder unverzweigt sein und/oder einen Ring - insbesondere für Ri, R ₂ , R ₃ , und R4 - bilden, sind aber gemäß bestimmten Ausführungsformen

unverzweigt .

Geeignete Substituenten sind hierbei beispielsweise Halogen ^¬ reste wie Fluor-, Chlor-, Brom- und/oder Iodreste, und/oder hydrophile Gruppen wie Hydroxyl-, Amino- Sulfon- und/oder Carboxylgruppen, oder auch Estergruppen oder Ethergruppen mit 1 bis 4, z.B. 1 bis 2, C-Atomen, beispielsweise hydrophile Gruppen wie Hydroxyl-, Amino- Sulfon- und/oder Carboxyl ^¬ gruppen, oder auch Estergruppen oder Ethergruppen mit 1 bis 4, z.B. 1 bis 2, C-Atomen, bevorzugt Hydroxylgruppen für Ri, R ₂ , R ₃ , und/oder R ₄ , welche insbesondere endständig sind, und/oder Halogenreste wie Fluor-, Chlor-, Brom- und/oder

Iodreste, bevorzugt Fluorreste (welche zu perfluorierten Al- kylresten führen können), für R ₅ . Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist R5 ein perfluorierter Alkylrest. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist R5 ausgewählt aus einem substituierten oder nicht substituierten Alkylrest mit 1 bis 2 C-Atomen, z.B. 1 C-Atom, wobei der Substituent gemäß bestimmten Ausführungsformen ausgewählt ist aus Halogenres ^¬ ten, z.B. Fluor-, Chlor-, Brom- und/oder Iodresten, z.B. Flu- orresten. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist der Rest R5 eine teilweise fluorierter oder perfluorierter, bevorzugt perfluorierter Alkylrest. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist der Rest R5 nicht substituiert. Gemäß bestimmten Ausfüh- rungsformen ist R5 ein Alkylrest mit 1- 2 C-Atomen, bevorzugt 1 C-Atom. Diese C-Atome können teilweise oder vollständig fluoriert sein. Besonders bevorzugt sind ein Methyl- oder Trifluormethylrest .

Gemäß bestimmten Ausführungsformen sind Ri , R ₂ , R ₃ , und R4 aus ^¬ gewählt aus substituierten und nicht substituierten Alkylres- ten mit 1 bis 4 C-Atomen, z.B. 1 bis 2 C-Atomen. Gemäß bestimmten Ausführungsformen sind Ri, R ₂ , R ₃ , R ₄ unabhängig von- einander kurze Alkylketten mit 1 - 4 C-Atomen, besonders bevorzugt sind 1 - 2 C-Atome. Beispielhafte Reste für R _if R _2f R ₃ , R ₄ sind Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, i-Propyl-, n-Butyl-, i- Butyl, tert-Butyl Hydroxymethyl- , 1-Hydroxyethyl-, 2- Hydroxyethyl- , 1-Hydroxypropyl-, 2-Hydroxypropyl-, 3- Hydroxypropyl- , 1-Hydroxybutyl-, 2-Hydroxybutyl-, 3-

Hydroxybutyl- , 4-Hydroxybutyl-, Trihydroxy-tert-butyl-Reste ; Esterreste von Ameisensäure, Essigsäure oder Propionsäure, beispielsweise Methyl-, Ethyl- und/oder Propylesterreste der Säuren; und/oder Carboxyreste RCOOH, welche beispielsweise von Ameisensäure, Essigsäure oder Propionsäure abgeleitet sind .

Gemäß bestimmten Ausführungsformen sind Ri , R ₂ , R3, und R4 aus ^¬ gewählt aus substituierten und nicht substituierten Alkylres- ten mit 1 bis 4 C-Atomen, z.B. 1 bis 2 C-Atomen, wobei bevorzugt mindestens 2, beispielsweise 2, 3 oder 4, z.B. 3, von Ri , R ₂ , R ₃ , und R ₄ endständig mit einer hydrophilen Gruppe, insbesondere einer OH-Gruppe, substituiert sind. Gemäß be ^¬ stimmten Ausführungsformen enthalten mindestens zwei, bevor- zugt aber mindestens drei, beispielsweise drei, dieser Reste mindestens eine, bevorzugt endständige OH-Gruppe zur Verbes ^¬ serung der Löslichkeit im Elektrolyten, welcher bevorzugt Wasser umfasst. Zwei der Resten können auch zu einem Zyklus zusammengesetzt sein, z.B. einen Piperidin- und/oder

Morpholin-Ring bilden. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist R5 ein substituierter oder nicht substituierter Methylrest, beispielsweise ausge ^¬ wählt aus einer Methyl- oder Trifluormethylgruppe . Die verschiedenen Reste Ri bis R5 können hierbei beliebig kombiniert werden, also beispielsweise auch bevorzugte Reste Ri bis R ₄ mit einem nicht bevorzugten Rest R5 und umgekehrt. Die Reste Ri bis R ₄ können gleich oder verschieden sein, wobei auch nur 2 oder 3 der Reste gleich sein können. Auch kann R5 gleich oder verschieden von den gleichen oder verschiedenen Resten Ri bis R ₄ sein.

Eine beispielhafte Ausführungsform der Verbindung der Formel (II) ist Tris (2-hydroxyethyl) methylammoniummethylsulfat . Eine beispielhafte Ausführungsform der Verbindung der Formel (I) ist Tris (2-hydroxyethyl) methylammoniummethylsulfonat . Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann das Kation RiR ₂ R ₃ R ₄ N ⁺ in den Verbindungen der Formel (I) und/oder (II) ein Cholin-Kation ( (2-Hydroxyethyl) trimethylammonium-Kation) oder ein davon ab- geleitetes Kation sein. Das Anion kann hierbei beispielsweise ein Methylsulfat-, Trifluormethylsulfat- , Methylsulfonat- und/oder Trifluormethylsulfonat-Anion sein.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen umfasst der Elektrolyt mindestens ein weiteres Kation und/oder Anion. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist das mindestens eine Kation ausge ^¬ wählt aus der Gruppe umfassend H ⁺ , Li ⁺ , Na ⁺ , K ⁺ , Rb ⁺ und Cs ⁺ und/oder organischen Kationen und/oder das mindestens eine Anion ausgewählt ist aus Hydrogencarbonat und Carbonat . Durch die weiteren Kationen H ⁺ , Li ⁺ , Na ⁺ , K ⁺ oder bevorzugt Rb ⁺ oder Cs ⁺ kann eine Steigerung der ionischen Leitfähigkeit und/oder eine pH-Wert-Pufferung erreicht werden. So solche Kationen im Elektrolyt enthalten sind, sind bevorzugte Anionen die oben angegebenen Anionen in den Verbindungen der Formeln (I) und (II), also die oben angegebenen Alkylsulfat- und/oder Alkyl- sulfonatanionen, wobei diese bevorzugt im Elektrolyten denen entsprechen, die in der Verbindung der Formel (I) und/oder (II) enthalten sind. So weitere Anionen enthalten sind, bei- spielsweise auch mit den obigen Kationen in den Verbindungen der Formeln (I) und/oder (II) und/oder mit den Kationen H ⁺ , Li ⁺ , Na ⁺ , K ⁺ , Rb ⁺ und/oder Cs ⁺ , so sind diese bevorzugt Hydro- gencarbonat- und/oder Carbonatanionen . Solche Kationen und/oder Anionen, welche nicht denen der Verbindung der Formel (I) und/oder (II) entsprechen, sind gemäß bestimmten Aus ^¬ führungsformen jedoch in einer Konzentration im Elektrolyt vorhanden, welche kleiner oder gleich, z.B. kleiner, der Konzentration der Verbindung der Formel (I) und/oder (II) ist, beispielsweise von weniger als 20 mol%, z.B. weniger als 15 mol%, bevorzugt weniger als 10 mol%, weiter bevorzugt weniger als 5 mol%, insbesondere bevorzugt weniger als 2,5 mol%, z.B. auch weniger als 2, 1,5 oder 1 mol%. Es ist aber nicht ausge ^¬ schlossen, dass solche Kationen und/oder Anionen, beispiels- weise in einem Leitsalz, in einer Konzentration vorliegen, die höher ist als die Konzentration der Verbindung der Formel ( I ) und/oder (II).

Gemäß bestimmten Ausführungsformen erfolgt die Elektrolyse bei einer Stromdichte von gleich oder mehr als 100 mA/cm ² , z.B. über 100 mA/cm ² , bevorzugt über 250 mA/cm ² , besonders bevorzugt über 500 mA/cm ² .

Gemäß bestimmten Ausführungsformen umfasst der Elektrolyt weiter Wasser. Gemäß bestimmten Ausführungsformen liegt die Verbindung der Formel (I) und/oder Formel (II) im Elektrolyt in Mischung mit Wasser mit einer Konzentration von < 20 mol% vor, bevorzugt < 15 mol%, besonders bevorzugt < 10 mol%, bei ^¬ spielsweise < 5 mol%, bezogen auf den Elektrolyten, wodurch sich eine hohe Leitfähigkeit ergibt, beispielsweise oberhalb von 30 mS/cm bei 30 °C. Daneben kann der Elektrolyt bzw. (mit Wasser) die Elektrolytlösung Bestandteile umfassen, welche üblicherweise bei der Elektrolyse verwendet werden. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist die Verbindung der Formel (I) und/oder Formel (II) eine ionische Flüssigkeit. In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung einer Verbindung der Formel (I) und/oder Formel (II), R!R ₂ R ₃ R4 ⁺ S0 ₃ -R ₅ ^~ Formel (I)

RiR ₂ R ₃ R4 ⁺ SO3O-R5 ^" Formel (II) wobei Ri, R ₂ , R ₃ , und R ₄ ausgewählt sind aus substituierten und nicht substituierten Alkylresten mit 1 bis 10 C-Atomen, wobei mindestens zwei von Ri, R ₂ , R ₃ , und R ₄ einen substituierten oder nicht substituierten Ring mit 2 bis 10 C-Atomen bilden können, und

R5 ausgewählt ist aus einem substituierten oder nicht substi ^¬ tuierten Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen,

bei der Elektrolyse von Kohlendioxid.

Die Verbindung entspricht hierbei der im obigen Verfahren beschriebenen, weshalb auch alle bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens in Bezug auf die Verbindung der Formel (I) und/oder Formel (II) sich ebenso auf die Verwendung beziehen.

Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung gemäß einem As ^¬ pekt eine Elektrolytlösung, umfassend eine Verbindung der Formel (I) und/oder Formel (II),

RiR ₂ R ₃ R ₄ ⁺ SO ₃ -R5 ^" Formel (I)

RiR ₂ R ₃ R4 ⁺ SO3O-R5 ^" Formel (II) wobei Ri, R ₂ , R ₃ , und R ₄ ausgewählt sind aus substituierten und nicht substituierten Alkylresten mit 1 bis 10 C-Atomen, wobei mindestens zwei von Ri, R ₂ , R ₃ , und R ₄ einen substituierten oder nicht substituierten Ring mit 2 bis 10 C-Atomen bilden können, und

R5 ausgewählt ist aus einem substituierten oder nicht substi- tuierten Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen,

wobei die Verbindung der Formel (I) und/oder Formel (II) in Wasser mit einer Konzentration von < 20 mol% vorliegt. Auch in der erfindungsgemäßen Elektrolytlösung entspricht die Verbindung der im obigen Verfahren beschriebenen der Formel (I) und/oder Formel (II), weshalb auch alle bevorzugten Aus ^¬ führungsformen des Verfahrens sich ebenso auf die Elektrolyt- lösung beziehen.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen sind Ri , R ₂ , R ₃ , und R4 aus ^¬ gewählt aus substituierten und nicht substituierten Alkylres- ten mit 1 bis 4 C-Atomen, und/oder ist R5 ausgewählt aus einem substituierten oder nicht substituierten Alkylrest mit 1 bis 2 C-Atomen.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen sind Ri , R ₂ , R ₃ , und R ₄ aus ^¬ gewählt aus substituierten und nicht substituierten Alkylres- ten mit 1 bis 4 C-Atomen, bevorzugt 1 bis 2 C-Atomen, wobei mindestens 2, z.B. 2, 3 oder 4, beispielsweise 3, von Ri , R _2f R ₃ , und R ₄ endständig mit einer OH-Gruppe substituiert sind, und/oder ist R5 ausgewählt aus einer Methyl- oder

Trifluormethylgruppe .

Gemäß bestimmten Ausführungsformen umfasst die Elektrolytlö ^¬ sung mindestens ein weiteres Kation und/oder Anion.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist das mindestens eine Kation ausgewählt aus der Gruppe umfassend H ⁺ , Li ⁺ , Na ⁺ , K ⁺ ,

Rb ⁺ und Cs ⁺ und/oder das mindestens eine Anion ausgewählt aus Hydrogencarbonat und Carbonat .

Zudem betrifft die vorliegende Erfindung in einem weiteren Aspekt eine Elektrolysevorrichtung, umfassend eine Anode, eine Kathode und eine Elektrolytlösung nach einem der Ansprüche 10 bis 14 oder einen Elektrolyten umfassend eine Verbindung der Formel (I) und/oder Formel (II),

R1R2R3R4 SO3-R5 Formel (I)

RiR ₂ R ₃ R4 ⁺ SO3O-R5 ^" Formel (II) wobei Ri, R ₂ , R ₃ , und R ₄ ausgewählt sind aus substituierten und nicht substituierten Alkylresten mit 1 bis 10 C-Atomen, wobei mindestens zwei von Ri, R ₂ , R ₃ , und R ₄ einen substituierten oder nicht substituierten Ring mit 2 bis 10 C-Atomen bilden können, und

R5 ausgewählt ist aus einem substituierten oder nicht substi ^¬ tuierten Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen.

Auch in der erfindungsgemäßen Elektrolysevorrichtung ent- spricht die Verbindung der im obigen Verfahren beschriebenen der Formel (I) und/oder Formel (II), weshalb sich auch alle bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens auf die Elektrolysevorrichtung beziehen. Darüber hinaus ist die Elektrolysevorrichtung nicht besonders beschränkt, und kann eine geeignete Kathode und Anode umfas ^¬ sen sowie einen entsprechenden Behälter für die Elektrolytlösung. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist die Kathode derart ausgebildet, dass mit ihr eine C0 ₂ -Elektrolyse durchge- führt werden kann. Gleiches gilt auch für die Anode. Daneben können auch Bestandteile in der Elektrolysevorrichtung vorhanden sein, welche üblicherweise in Elektrolysevorrichtungen vorhanden sind, wie Stromquellen, Membranen, Gasabscheider, Elektrolytpumpen, Gasflussregler, etc.

Die obigen Ausführungsformen, Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.

Die Erfindung wird im Anschluss anhand einiger beispielhafter Ausführungsformen dargestellt, die diese jedoch nicht einschränken . Vergleichsbeispiel 1: Zersetzung von Imidazolium Kationen bei hohen Stromdichten Die ionische Flüssigkeit l-Ethyl-3-methylimidazolium tri- fluormethansulfonat ( [EMIM] TFO) in einer Mischung von 50 mol% in H ₂ O wird als Anolyt und Katholyt in einer Elektrolyseappa ^¬ ratur verwendet. Als Flusszelle wird eine „Micro Flow Zelle" der Firma Electrocell verwendet.

Eine Schlauchpumpe pumpt den Elektrolyten mit einer Rate von 130 ml/min. Die Oberfläche der Anode ist mit Iridiumdioxid beschichtet. Für die Kathode wird eine kommerzielle BiPlex® Silber Gasdiffusionselektrode der Firma Gaskatel verwendet. Die Elektrodenflächen betragen jeweils 10 cm ² . Als Membran wird Nafion® 117 verwendet. Stromdichten von 50, 100 und 200 mAcm ^"2 wurden jeweils für etwa 1 h nacheinander angelegt und die Produktgase durch Entnahme von jeweils mehreren Proben mittels Gaschromatograph analysiert. Die gemittelte Faraday- Effizienz für CO ist in nachfolgender Tabelle 1 aufgetragen.

Tabelle 1: Faraday-Effizienz in Vergleichsbeispiel 1

Die relativ niedrigen Faraday-Effizienzen (FE) für CO sind unmittelbar ersichtlich. Wird die Faraday-Effizienz für H ₂ dazu addiert ergibt sich eine maximale Summen-Faraday- Effizienz von 36 % für die Stromdichte 50 mAcm ^"2 . Daraus folgt, dass der Großteil der geflossenen Elektronen nicht zur Entstehung detektierbarer gasförmiger Produkte beigetragen hat. Rein optisch ist weiterhin zu beobachten, dass sich der Elektrolyt stark verfärbt (verdunkelt) , was auf eine Zerset ^¬ zung desselben hinweist. Während des Versuchs werden nach den einzelnen Stromdichte ^¬ schritten Elektrolytproben entnommen, welche im Anschluss durch ¹ E NMR-Spektroskopie untersucht werden. Es stellt sich dabei heraus, dass im Vergleich zur Referenzprobe ohne elekt- rischen Stress neue Signale zu sehen sind. Es handelt sich bei den neuen Signalen nicht um flüssige Produkte, die aus der elektrochemischen Reduktion von CO ₂ stammen. Die Intensitäten der neuen Signale steigen mit der Elektrolysezeit / Stromdichte stetig an. Anhand der Positionen der chemischen Verschiebung der neuen Signale und ihrer Art (Singulett, Dup- lett, Triplett, Quartett, Multiplett...) können die tatsächlich aus der elektrochemischen Zersetzung des [EMIM] ⁺ Kations entstandenen neuen Stoffe plausibel identifiziert werden. Es entstehen Format, Methylamin, Ethylamin, l-Methyl-4-ethyl- etylenediamin . Beispielhaft für die Untersuchung ist dies in Figur 1 für einen Ausschnitt aus einem entsprechenden ¹ E NMR- Spektrum dargestellt, wobei zur einfachen Sichtbarkeit die verschiedenen Signale übereinander getrennt aufgetragen sind. Aufgetragen sind die verwendete Referenzprobe (50 mol%

[EMIM] FO) bei verschiedenen Stromdichten von 0 mAcm ^"2 (Referenz R) , 50 mAcm ^-2 , 100 mAcm ^-2 und 200 mAcm ^-2 , welche jeweils für ca. 1 Stunde angelegt wurden. Bei der chemischen Verschiebung 1,30 ppm ist ein neues Triplett entstanden, das der CH ₃ Gruppe am Ethylamin zugeordnet werden kann, das aus dem elektrochemischen Zerfall des [EMIM] ⁺ Kations herrührt. Ent ^¬ sprechende neue Signale finden sich auch bei 2,65 ppm (Me ^¬ thylamin) und 3,1 ppm (CH ₂ des Ethylamins) , welche hier je ^¬ doch nicht gezeigt sind. Es wurde festgestellt, dass ionische Flüssigkeiten auf

Imidazolium-Kation Basis üblicherweise nicht stabil sind bei der Verwendung als Elekrolyt für hohe Stromdichten > 50 mAcm ^"

2 Beispiel 2: Tris (2-hydroxyethyl) methylammoniummethylsulfat

Als beispielhafte ionische Flüssigkeit wird Tris (2- hydroxyethyl ) methylammoniummethylsulfat verwendet. Zu Beginn messen wir das elektrochemische Fenster der reinen ionischen Flüssigkeit an Pt Elektroden bei 25 °C und unter Ar- Atmosphäre. Die Daten sind in Fig. 2 unten dargestellt. Zu ^¬ sätzlich werden als Referenz die elektrochemischen Fenster von getrocknetem Ethanol (Leitsalz 0.3 M TBA (tert-Butyl- ammonium) BF ₄ , Fig. 2 Mitte) und getrocknetem [EMIMJEthyl- sulfat (Fig. 2 oben) gemessen. Durch Vergleichen der Onset- Potentiale stellt man fest, dass der reduktive Stromanstieg der ionischen Flüssigkeit auf die Reduktion der 2-Hydroxy- ethyl-Reste zu Ethanolat-Resten zurückzuführen ist. Es wird also das Proton von den OH-Gruppen der ionischen Flüssigkeit abgespalten, was in diesem Fall jedoch nicht als dauerhafte Zersetzung zu werten ist, da sich ein Proton im Elektrolysebetrieb wieder anlagern und der Prozess zyklisch ablaufen kann. Ebenso kann auch, wie oben beschrieben, CO ₂ an diese deprotonierte Stelle binden, wodurch eine Carboxylatgruppe entsteht und das CO ₂ aktiviert werden kann. Das Anion der ionischen Flüssigkeit hat dabei keinen Einfluss, weil das elektrochemische Fenster von [EMIM] Ethylsulfat im kathodi- sehen Ast deutlich größer ist. Somit kann gezeigt werden, dass das erfindungsgemäß verwendete Anion eine ausreichende anodische Stabilität aufweist.

Als Elektrolyt für die CO ₂ Reduktion in einer Flusszelle wird mit Impedanzspektroskopie für die Mischung der erfindungsge ^¬ mäßen ionischen Flüssigkeit mit Wasser ein Maximum der Leitfähigkeit bei 30 °C ermittelt. Mit 36,2 mScm ^-2 liegt es bei einem Gehalt an ionischer Flüssigkeit von 5 mol%. Diese Mischung wird für die weiteren dargestellten Versuche wie auch in Beispielen 3 und 4 verwendet. Weiterhin wird im Folgenden wie auch in Beispielen 3 und 4 ein analoger Aufbau zum Vergleichsbeispiel 1 verwendet. Zur Bestimmung der Stabilität des Tris (2-hydroxyethyl) methyl- ammoniummethylsulfats werden Stromdichten von 50, 100 und 200 mAcm ^-2 in dieser Reihenfolge aufeinanderfolgend angelegt. Jede Stromdichte wird hier nacheinander für 2 Stunden ange- legt. Als Separator dient hier eine ZrÜ ₂ Membran, keine

Nafion. Die Mischung ionische Flüssigkeit /Wasser wird auch hier sowohl als Anolyt als auch Katholyt verwendet. Zur

Elektrolytförderung dienen hier 2 Membranpumpen, die eine hö- here Rate von etwa 400 ml/min aufweisen.

Fig. 3 zeigt die gemessenen elektrischen Potentiale gegenüber einer Silberchlorid-Elektrode während der Elektrolyseschrit ^¬ te, wobei die Aktivierung der Gasdiffusionselektrode für die C0 ₂ -Elektrolyse innerhalb der ersten 15 Minuten erfolgte. Es wurden die Arbeitselektrodenspannung (E _WE ) , Gegenelektrodenspannung (E _CE ) und Systemspannung (E _Sys ) überwacht. Es wird demonstriert, dass der Elektrolyt mit 5 mol% ionischer Flüs ^¬ sigkeit zur Einstellung stabiler Potentiale während der Elek- trolyse geeignet ist. Die gemittelten Faraday Effizienzen für CO betragen 56 %, 43 %, 14 % für aufsteigende Stromdichten.

Im Anschluss an den Versuch wird erneut eine ¹ E NMR Spektros ^¬ kopie der Elektrolytproben durchgeführt. Die Ergebnisse sind ausschnitthaft in Fig. 4 analog der Darstellung in Fig. 1 übereinanderliegend gezeigt für die Referenzprobe R (5 mol% Tris (2-hydroxyethyl) methylammoniummethylsulfat in H ₂ O) , nach 50 mAcm ^-2 , nach 100 mAcm ^-2 und nach 200 mAcm ^-2 . Es kann keinerlei Zersetzung des Elektrolyten identifiziert werden. Der Elektrolyt ist bis mindestens 200 mAcm ^-2 stabil. Es sind pro Probe jeweils zwei Triplets vorhanden, deren Position nicht mit denen der entsprechenden Triplets der anderen Probe übereinstimmt (Position: chemische Verschiebung von etwa 3.0 und 3.8) . Diese Triplets gehören nicht zur ionischen Flüssigkeit, sondern sind Verunreinigungen, die durch den Syntheseprozess der ionischen Flüssigkeit herrühren. So kann es beispielswei ^¬ se mit kleiner Wahrscheinlichkeit passieren, dass bei der Synthese der ionischen Flüssigkeit eine Methylierung von Triethanolamin mit Dimethylsulfat nicht am Stickstoff, son- dern am Sauerstsoff erfolgt. Zudem wachsen die Signale mit fortschreitender Elektrolysedauer nicht an (im Gegensatz zu Vergleichsbeispiel 1) . Beispiel 3: Tris (2-hydroxyethyl) methylammoniummethylsulfat bei hohen Stromdichten und über lange Zeit

Zur Demonstration der Langzeitstabilität wird die Mischung mit 5 mol% Tris (2-hydroxyethyl) methylammoniummethylsulfat in H ₂ O als Elektrolyt bei 150 mAcm ^-2 für 150 h betrieben. Ein an den Aufbau gekoppelter Gachromatograph misst in regelmäßigen Zeitabständen die entstehende Gaszusammensetzung. Das Ergebnis ist in Fig. 5 gezeigt. Über die gesamte Zeitdauer produ- ziert das System ein konstantes Synthesegasgemisch von circa 40 % CO zu 60 % H ₂ (bezogen auf die Faraday-Effizienz) . Bei 50 h wurde die Spannung für etwa 1 h Stunde abgeschaltet. Vorteilhafterweise wurde die Elektrolyse durch das Abschalten der Spannung nicht beeinflusst.

Die Systemspannung wurde zusätzlich gemessen und ist dabei konstant bei etwa 7 V, was in Fig. 6 gezeigt wird.

Beispiel 4: Tris (2-hydroxyethyl) methylammonium methylsulfat bei sehr hohen Stromdichten und über lange Zeit

Zur Demonstration der sehr großen elektrochemischen Stabilität des Elektrolyten wird das identische Setup mit 500 mAcm ^-2 für 20 h betrieben. Die Ergebnisse sind in Fig. 7 darge- stellt. Auch hier stellt sich ein konstantes Synthesegasge ^¬ misch von 20 % CO und 80 % H ₂ ein, bezogen auf die Faraday Effizienz. Die Systemspannung ist konstant bei 13,1 V.