Redox-Flow-Zelle zur Speicherung elektrischer Energie und deren Verwendung

Die Erfindung betrifft eine Redox-Flow-Zelle, im allgemeinen Sprachgebrauch auch als Redox-Flow-Batterie oder als Redox-Fluss-Batterie bezeichnet, zur Speicherung elektrischer Energie. Die Redox-Flow-Zelle enthält zwei Elektrodenkammern, in denen jeweils flüssige Elektrolyte enthaltend oder bestehend aus ausgewählte(n) redoxaktive(n) chemische(n) Verbindungen vorliegen, und die mit Flüssigkeitsspeichern in Verbindung stehen. Auf diese Weise werden zwei unabhängige Kreisläufe für die beispielsweise in Wasser oder organischem Lösungsmittel gelösten redoxaktiven Verbindungen gebildet, welche durch eine Membran zwischen den polaritätsspezifischen Kammern getrennt sind. Über diese Membran erfolgt ein lonenaustausch zwischen den beiden Kammern.

In den erfindungsgemäßen Redox-Flow-Zellen sind die Anoden- und Kathoden- räume durch ausgewählte Membranen voneinander getrennt.

Anoden- und Kathodenraum im Sinne dieser Erfindung werden wie folgt definiert: Der Kathodenraum enthält den Katholyten als Elektrolyt und ist begrenzt durch die Kathode und diejenige Membranfäche, welche der Kathode zugewandt ist. Der Anodenraum enthält den Anolyten als Elektrolyt und ist begrenzt durch die Anode und diejenige Membranfäche, welche der Anode zugewandt ist.

An der Kathode findet beim Entladen die Reduktion und beim Laden die Oxidation der redoxaktiven Komponente statt. An der Anode findet beim Entladen die Oxidation und beim Laden die Reduktion der redoxaktiven Komponente statt (vergl. Figur 2). Beispielhafte Beschreibungen der Reaktionen in einer Redox-Flow-Zelle während des Ladevorganges:

Anode

A + e ^" -> A ^' oder A ^" + e ^" -> A ^2" oder A ⁿ⁺ + x e -> A ^(n"x)+ oder A ^n" + x e^ A ^(n+x)"

Hierbei ist A die redoxaktive Komponente und n und x kann eine natürliche Zahl >= eins annehmen. Elektronen werden durch e ^" symobolisiert.

Kathode

K -> K ⁺ + e ^" oder K ^ K + e oder K ⁿ⁺ -> K ^(n+y)+ + y e ^" oder K ^n' K ^(r>y)' + y e ^" Hierbei ist K die redoxaktive Komponente sein und n und y kann eine natürliche Zahl >=eins annehmen. Elektronen werden durch e ^" symobolisiert.

Beim Entladen der Zelle kehren sich die vorstehenden Reaktionen um. Die beim Laden oder Entladen entstehenden ionischen Ladungen werden durch entsprechende Gegenionen ausgeglichen. Mögliche Gegenionen sind anorganische Anionen, wie Halogenidionen (Fluoridion, Chloridion, Bromidion, lodidion), Hydroxidionen oder Anionen anorganischer Säuren (z. B. Phosphationen, Sulfationen, Nitrationen, Hexafluorophosphationen, Tetrafluoroborationen, Perchlorationen, Chlorationen, Hexafluoroantimonationen, Hexafluoroarsenationen, Cyanidionen) oder organische Anionen, wie Anionen organischer Säuren (z. B. Acetationen, Formiationen, Trifluoroessigsäureionen, Trifluormethansulfonation, Pentafluorethansulfonationen, Nonofluorbutansulfonationen, Butyrationen, Citrationen, Fumarationen, Glutarationen, Lactationen, Malationen, Malonationen, Oxalationen, Pyruvationen, Tartrationen). Weiterhin kommen als anorganische Kationen ein- oder mehrwertige Metallionen oder organische Kationen wie Ammonium, Imidazolium, Pyridinium, Guanidinium, Uronium, Thiouronium, Piperidinium, Morpholinium oder Phosphonium in Frage Bevorzugt werden in den Zellen Verbindungen eingesetzt, die Halogenidionen, Hydroxidionen, Phosphationen, Sulfationen, Perchlorationen,

Hexafluorophosphationen oder Tetrafluoroborationen enthalten sowie vorzugsweise Kationen ausgewählt aus der Gruppe der Wasserstoffionen (H ⁺ ), Alkali- oder Erdalkalimetallkationen (z.B. Lithium, Natrium, Kalium, Magnesium, Calcium), sowie der substituierten oder unsubstituierten Ammoniumkationen (z.B. Tetrabutylammonium, Tetramethylammonium, Tetraethylammonium), wobei die Substituenten im Allgemeinen Alkylgruppen sein können.

Die Redox-Flow-Zellen eigenen sich besonders für stationäre Speicheranwendungen, zum Beispiel als Pufferbatterie für Windkraftanlagen beziehungsweise als Leistungs- und Regelreserven zum Lastausgleich in Stromnetzen, aber auch als mobiler Energiespeicher, zum Beispiel für den Betrieb von Elektroautos und elektronischen Geräten.

Bestehende Redox-Flow-Batterien (RFB) - gemäß dem Stand der Technik - sind elektrochemische Energiespeicher. Die zur Potentialeinstellung an den Elektroden nötigen Verbindungen sind gelöste, redoxaktive Spezies, die beim Lade- bzw. Entladevorgang in einem elektrochemischen Reaktor in ihre jeweils andere Redoxstufe überführt werden. Dazu werden die Elektrolytlösungen (Katholyt, Anolyt) aus einem Tank entnommen und aktiv an die Elektroden gepumpt. Anoden- und Kathodenraum sind im Reaktor durch eine ionenselektive Membran getrennt, welche eine hohe Selektivität für Protonen zeigt. Solange Elektrolytlösung gepumpt wird, kann Strom entnommen werden. Der Ladevorgang ist dann einfach die Umkehrung des Vorganges. Damit ist die Energiemenge, die in einer RFB gespeichert werden kann, direkt proportional zur Größe der Vorratstanks. Die entnehmbare Leistung dagegen ist eine Funktion der Größe des elektrochemischen Reaktors. RFB haben eine komplexe Systemtechnik (BoP - Balance of Plant), die in etwa der einer Brennstoffzelle entspricht. Übliche Baugrößen der Einzel-Reaktoren bewegen sich im Bereich von circa 2 bis 50 kW. Die Reaktoren können sehr einfach modular kombiniert werden, ebenso kann die Tankgröße nahezu beliebig angepasst werden. Eine besondere Bedeutung kommt hierbei RFBs zu, welche mit Vanadiumverbindungen als Redoxpaar auf beiden Seiten arbeiten (VRFB). Dieses System wurde 1986 erstmals beschrieben (AU 575247 B) und stellt momentan den technischen Standard dar.

Weitere anorganische, niedermolekulare Redoxpaare wurden untersucht, unter anderem auf Basis von Cer (B. Fang, S. Iwasa, Y. Wei, T. Arai, M. Kumagai: "A study of the Ce(lll)/Ce(IV) redox couple for redox flow battery application", Electrochimica Acta 47, 2002, 3971-3976), Ruthenium (M. H. Chakrabarti, E. Pelham, L. Roberts, C. Bae, M. Saleem: "Ruthenium based redox flow battery for solar energy storage", Energy Conv. Manag. 52, 201 1 , 2501-2508], Chrom (C- H. Bae, E. P. L. Roberts, R. A. W. Dryfe: "Chromium redox couples for application to redox flow batteries", Electrochimica Acta 48, 2002, 279-87), Uran (T. Yamamura, Y. Shiokawa, H. Yamana, H. Moriyama: "Electrochemical investigation of uranium ß- diketonates for all-uranium redox flow battery", Electrochimica Acta 48, 2002, 43-50), Mangan (F. Xue, Y. Wang, W. Hong Wang, X. Wang: "Investigation on the electrode process of the Mn(ll)/Mn(lll) couple in redox flow battery", Electrochimica Acta 53, 2008, 6636-6642) und Eisen (Y. Xu, Y. Wen, J. Cheng, G. Cao, Y. Yang: "A study of iron in aqueous Solutions for redox flow battery application", Electrochimica Acta 55, 2010, 715-720). Allerdings basieren diese Systeme auf metallhaltigen Elektrolyten, welche giftig bzw. umweltschädlich sind.

VRFB-Reaktoren sind derzeit in Blöcken von 1 bis 20 kW erhältlich. Durch modulare Zusammenschaltung werden höhere Leistungen erzielt. Jeder einzelne Block enthält mehrere planare Zellen, die zur Erzielung einer höheren Spannung in Reihe geschaltet sind. Diese so genannte Bipolarbauweise entspricht weitgehend der Bauweise einer PEM-Brennstoffzelle. Als Membran wird ein perfluoriertes Polymer mit Sulfonsäuregruppen genutzt, zumeist DuPont Nafion® 117. Andere Polymere wurden beschrieben, wie beispielsweise auf Basis von SPEEK (Q. Luo, H. Zhang, J. Chen, D. You, C. Sun, Y. Zhang: "Nafion/SPEEK composite: Preparation and characterization of Nafion/SPEEK layered composite membrane and its application in anadium redox flow battery", J. Memb. Sei. 325, 2008, 553-558), PVDF (J. Qiu, J. Zhang, J. Chen, J. Peng, L. Xu, M. Zhai, J. Li, G. Wei: "Amphoteric ion exchange membrane synthesized by radiation-induced graft copolymerization of styrene and dimethylaminoethyl methacrylate into PVDF film for vanadium redox flow battery applications", J. Memb. Sei. 334, 2009, 9-15), QPPEK (S. Zhang, C. Yin, D. Xing, D. Yang, X. Jian: "Preparation of chloromethylated/ quaternized poly(phthalazinone ether ketone) anion exchange membrane materials for vanadium redox flow battery applications", J. Memb. Sei. 363, 2010, 243-249), fluorfreien sulfonierten Polyarylen (D. Chen, S. Wang, M. Xiao, Y. Meng: "Synthesis and properties of novel sulfonated poly(arylene ether sulfone) ionomers for vanadium redox flow battery", Energy Conv. Manag. 51 , 2010, 2816-2824) oder anorganisch-organische Komposit-Materialien mit Si0 ₂ (J. Xi, Z. Wu, X. Qiu, L. Chen: "Nafion/Si0 ₂ hybrid membrane for vanadium redox flow battery", J. Pow. Sour. 166, 2007, 531-536), sind aber im Gegensatz zu Nafionmembranen noch nicht praxistauglich und kommerziell verfügbar. Das gleiche gilt auch für Nanofiltrations-Membranen, welche die Protonen des sauren Elektrolyten passieren lassen und die Vanadiumsalze zurückhalten (Hongzhang Zhang, Huamin Zhang, Xianfeng Li, Zhensheng Mai, Jianlu Zhang:„Nanofiltration (NF) membranes: the next generation Separators for all vanadium redox flow batteries (VRBs)", Energy & Environmental Science, 2011 , 4, 1676-1679). Dessen ungeachtet würden auch hier dieselben Nachteile, wie hoher Aufwand und Umweltbelastung in Havariefall sowie geringe Lebensdauer der Zelle, gelten.

Beim derzeitigen Stand der Technik limitiert der Einsatz von ionenleitenden Membranen die weitere Kommerzialisierung, da Standard-Nafion ^® -Membranen teuer, fluorhaltig und mechanisch nicht stabil sind; weiterhin quellen diese sehr stark und sind anfällig für einen elektrochemischen Kurzschluss durch Eindiffusion von Vanadium-Ionen.

Rein organische Redoxverbindungen wurden bisher kaum in RFB eingesetzt. So wurde niedermolekulares 2,2,6,6-Tetramethylpiperidinyloxyl (TEMPO) und N- Methylphthalimid in einer RFB mit einer ionenleitenden Membran eingesetzt (Z. Li, S. Li, S. Q. Liu, K. L. Huang, D. Fang, F. C. Wang, S. Peng: "Electrochemical properties of an all-organic redox flow battery using 2,2,6,6-tetramethyl-1 - piperidinyloxy and /V-methyl-phthalimide", Electrochem. Solid State Lett. 14, 201 1 , A171-A173). Weiterhin scheidet Rubren aufgrund der hohen Kosten und sehr geringen Löslichkeit, trotz guter elektro-chemischer Eigenschaften, aus (vergl. H. Charkrabarthi, R. A. W. Dryfe, E. P. L. Roberts, Jour. Chem. Soc. Pak. 2007, 29, 294-300 "Organic Electrolytes for Redox Flow Batteries"). Desweiteren wurde eine metallfreie RFB auf Basis von eines nieder-molekularen Anthrachinonderivats (9,10- Anthrachinon-2,7-disulphonsäure - AQDS) und Brom entwickelt (B. Huskinson, M. P. Marshak, C. Suh, S. Er, M. R. Gerhardt, C. J. Galvin, X. Chen, A. Aspuru-Guzik, R. G. Gordon, M. J. Aziz:„A metal-free organic-inorganic aqueous flow battery", Nature 2013, 505, 195-198), Allerdings muss dieses System auch weiterhin auf

konventionelle ionenleitende Membranen zurückgreifen. Darüber hinaus ist der Brom/Bromwasserstoff-Elektrolyt sehr korrosiv.

Auch auf 2,3,6-Trimethylquinoxalin basierte Batterien nutzen teure ionenselektive Nafion ^® -Membranen (F. R. Brushett, J. T. Vaughey, A. N. Jansen:„An All-Organic Non-aqueous Lithium-Ion Redox Flow Battery", Adv. Energy Mater. 2012, 2, 1390- 1396).

Pyrazin-basierte Cyanoazacarbone (US 8,080,327 B1 ) wurden sowohl als Anolyt und als Katholyt eingesetzt, wobei die Elektrodenräume trennende ionenleitende Membranen auf Basis von Kationenaustauschern und Anionenaustauschern zum Einsatz kommen. Diese Membranen sind teuer und jeweils nur für eine bestimmte Klasse von Ionen durchlässig. Dies zeigt sich insbesondere in einem nachteiligen Systemaufbau, der zwischen dem Anolyt- und Katholytkreislauf noch ein Elektroylt- reservoir nutzen muss. Dieses ist nötig, um den Ladungsausgleich/Vermischen der Anionen, welche über die Anionenaustauscher-Membran in das Reservoir

diffundieren, und der Kationen, welche über die Kationenaustauscher-Membran in das Reservoir diffundieren, zu gewährleisten.

Neben den organischen Redoxverbindungen sind niedermolekulare

metallorganische Verbindungen beschrieben (M.H. Chakrabartia, R.A.W. Dryfe, E.P.L. Roberts:„Evaluation of electrolytes for redox flow battery applications", Electrochimica Acta, 52, 2007, 2189-2195). Hierbei kommen organische Liganden zum Einsatz, die anorganische Metallsalze komplexieren. Solche Liganden sind zum Beispiel Dipyridyl, Terpyridyl, Phenantrolin, oder Imidazole (US 2012/0171541 A1 ). Auch für diese Systeme müssen teure ionenleitende Membranen, wie Nafion ^® oder amin-funktionalisierte Polystyrol-derivate eingesetzt werden. Das gleiche gilt für Redox-Flow-Batterien auf Basis von niedermolekularem Ruthenium-Bipyridin- komplexen, welche zum Beispiel die Anionenaustauschermembranen Neocepta ^® nutzen. Andere Membranen hingegen sind für diese Komplexe durchlässig und führen einen geringen Wirkungsgrad der Batterie herbei (Y. Matsuda, K. Tanaka, M. Okada, Y. Takasu, M. Morita, T. Matsumura-Inoue:„A rechargeable redox battery utilizing ruthenium complexes with non-aqueous organic electrolyte", J. Applied Electrochem. 18, 1988, 909-914).

Aus der älteren, nicht vorveröffentlichten Anmeldung PCT/EP2013/002206 sind Redox-Flow-Zellen zur Speicherung elektrischer Energie bekannt, die eine Reaktionszelle mit zwei polaritätsspezifischen Kammern für Katholyt und Anolyt enthalten, die jeweils mit einem Flüssigkeitsspeicher in Verbindung stehen und die durch eine Membran für den lonenaustausch getrennt sind, wobei die Kammern jeweils mit redoxaktiven Komponenten gefüllt sind, die in Substanz, gelöst oder dispergiert in einem Elektrolytlösungsmittel vorliegen, sowie darin gelösten Leitsalzen und eventuellen weiteren Additiven. Diese Redox-Flow-Zellen sind dadurch gekennzeichnet, dass als redoxaktive Komponenten hochmolekulare Verbindungen und als Membran eine Großenausschlussmembran zur Trennung der in Substanz, in gelöster oder in dispergierter Form vorliegenden hochmolekularen redoxaktiven Komponenten vorgesehen sind. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch die Verwendung neuer, insbesondere polymerbasierter Elektrolyte möglichst aufwandgering eine kostengünstige und langlebige Redox-Flow-Zelle zu schaffen, welche auch im eventuellen Havariefall mit ihren redoxaktiven Verbindungen wenig umweltbelastend wirkt.

Diese Aufgabe wird durch die Bereitstellung einer Redox-Flow-Zelle zur Speicherung elektrischer Energie gelöst enthaltend eine Reaktionszelle mit zwei Elektrodenkammern (1 , 2) für Katholyt und Anolyt, die jeweils mit mindestens einem Flüssigkeitsspeicher in Verbindung stehen, die durch eine Membran für den lonenaustausch getrennt sind, und die mit Elektroden (10, 11 ) ausgerüstet sind, wobei die Kammern (1 , 2) jeweils mit redoxaktiven Komponenten gefüllt sind oder dieselben enthalten, die in Substanz, gelöst oder dispergiert in einem Elektrolytlösungsmittel vorliegen, sowie gegebenenfalls darin gelösten Leitsalzen und eventuellen weiteren Additiven, wobei die Membran eine Größenausschlussmembran (3) mit einer Selektivität von mindestens 400 g/mol ist, beide redoxaktiven Komponenten eine Molmasse von mindestens 400 g/mol, bevorzugt mindestens 500 g/mol, besonders bevorzugt mindestens 600 g/mol, ganz besonders bevorzugt von 600 - 25000 g/mol und insbesondere bevorzugt von 600- 15000 g/mol aufweisen und mindestens eine der unten definierten Strukturen der Formeln I oder IV aufweisen, mit der Maßgabe, dass Poly(4, 4 ^, -bipyridin-co- poly(ethylenglykol) als redoxaktive Komponente im Anolyten ausgeschlossen ist. Im Allgemeinen liegt das Redoxpotential der im Katholyten enthaltenen redoxaktiven Komponente im Bereich von 0,0 V bis +3,0 V; vorzugsweise von 0,3 V bis +2,0 V, und der im Anolyten enthaltenen redoxaktiven Komponente im Bereich von +0,5 V bis -3,1 V, vorzugsweise von +0,3 V bis -2,5 V, jeweils gegen die die Standardwasserstoffelektrode.

In der erfindungsgemäßen Redox-Flow-Zelle kommen in in beiden Kammern (1 , 2) ausgewählte redoxaktive Komponenten mit einer Molmasse der oben genannten Werte, zum Einsatz, die durch eine Größenausschlussmembran voneinander getrennt sind und die in den Kammern in Substanz, in gelöster oder in emulgierter bzw. in dispergierter Form, als Nano- oder Mikrogel vorliegen. Mikrogele sind typischerweise vernetzte mikrometergroße Polymerpartikel, die im Lösungsmittel gequollen sind (S. Seiffert: „Functional Microgels Tailored by Droplet-Based Microfluidics",Macromol. Rapid Commun. 2011 , 32, 1600-1609). Der Elektrolyt enthält das redoxaktive Polymer oder Oligomer mit einer Molmasse M _N von > 400 g/mol. Weiterhin kann ein organisches Lösungsmittel und/oder Wasser verwendet werden. Darüberhinaus kann der Elektrolyt mindestens ein Leitsalz enthalten. Auf dieses kann verzichtet werden, wenn das redoxaktive Oligomer oder Polymer ein Polyelektrolyt ist. In diesem Fall übernehmen die Gegenionen des Polyelektrolyts den notwendigen Ladungsausgleich. Zusätzlich können noch Additive verwendet werden. Beispiele dafür sind Tenside, Viskositätsmodifizierer, Pestizide, Puffer, Stabilisatoren, Katalysatoren, Leitadditive, Frostschutzmittel, Temperaturstabilisatoren.

Die Auswahl der redoxaktiven Komponenten erfolgt so, dass die redoxaktive Komponente im Katholyten ein anderes, bevorzugt höheres, positiveres Redoxpotential aufweist als das der redoxaktiven Komponente im Anolyten. Unter redoxaktiver Komponente sind hier alle zu dieser Komponente zugehörigen Redoxzustände bzw. alle ihre Reduktions-/Oxidationsstufen zu verstehen. Die redoxaktive Komponente kann >= 2 Oxidations- und/oder Reduktionszustände annehmen. Die Potentialdifferenz zwischen den jeweils im Anolyten und Katholyten ablaufenden Redoxreaktionen der redoxaktiven Komponenten liegt erfindungsgemäß zwischen größer als 0 V und 4,0 V; bevorzugt zwischen 0,5 und 2,5 V; besonders bevorzugt zwischen 0,9 und 1 ,5 V. In Abhängigkeit von den jeweils ausgewählten Komponenten kann eine Verbindung in einem Fall als Katholyt eingesetzt werden und in einem anderen Fall als Anolyt oder eine Verbindung kann gleichzeitig sowohl als Katholyt und als Anolyt eingesetzt werden.

Das Redoxpotential der redoxaktiven Komponente kann zum Beispiel mittels Cyclovoltammetrie bestimmt werden. Dieses Verfahren ist dem Fachmann bekannt (vergleiche Allen J. Bard und Larry R. Faulkner, „Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications", 2001 , 2. Auflage, John Wiley & Sons; Richard G. Compton, Craig E. Banks,„Understanding Voltammetry", 2010, 2. Auflage, Imperial College Press).

Bevorzugt werden Redox-Flow-Zellen bei denen die Kammern (1 , 2) jeweils mit redoxaktiven Komponenten gefüllt sind, die in Substanz oder gelöst in Wasser bzw. einem organischen Lösungsmittel vorliegen.

Unter dem Begriff„Größenausschlussmembran" im Rahmen dieser Beschreibung ist eine Membran zu verstehen, die mindestens folgende Merkmale aufweist • Trennung von Anoden- und Kathodenraum

• Zurückhalten beider redoxaktiver Komponenten

• Durchlässigkeit für die Leitsalze des Elektrolyten, die zum Ladungsaus- gleich dienen, also für Anionen und Kationen des Leitsalzes bzw. für die im Elektrolyten enthaltenen Ladungsträger allgemein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Membran für niedermolekulare organische Moleküle durchlässig sein.

Das Rückhalteprinzip der erfindungsgemäß eingesetzten Membran beruht auf dem Prinzip des geometrischen Größenausschlusses, d.h. die Membran unterscheidet zwischen den geometrisch„großen" redoxaktiven Komponenten und den

geometrisch „kleinen" Ionen des Leitsalzes aufgrund deren Größe, welche z. B. durch die Molmasse (Zahlenmittel), Zahl der Wiederholungseinheiten, lonenradius und/oder Trägheitsradius beschrieben werden kann.

Unter Selektivität wird im Rahmen dieser Beschreibung die Trenngrenze verstanden, bei der die Moleküle die Membran nicht mehr effizient passieren können. Das bedeutet, dass bei einer vorgegebenen Molmasse des Moleküls mindestens 90% der Moleküle von der Membran zurückgehalten werden.

Die vorgeschlagene Größenausschlussmembran, beispielsweise eine semipermeable Membran oder eine Dialysemembran, trennt diese hochmolekularen redoxaktiven Komponenten in den beiden Kammern vorzugsweise mit einer

Selektivität von mindestens 400 g/mol, wobei als hochmolekulare Komponenten redoxaktive organische beziehungsweise metallorganische Stoffe mit einer

Molmasse von größer als 400 g/mol Verwendung finden, die dementsprechend eine Molmasse von mindestens der Selektivität der Größenausschlussmembran

aufweisen.

Die Werkstoffe der Größenausschlussmembran können je nach Anwendungsfall aus Kunststoffen, Keramiken, Gläsern, Metallen oder textilen Flächengebilden bestehen. Beispiele für Werkstoffe sind organische Polymere, wie Cellulose oder modifizierte Cellulose, beispielsweise Celluloseether oder Celluloseester, Polyethersulfon, Polysulfon, Polyvinylidenfluorid, Polyester, Polyurethane, Polyamide, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyacrylnitril, Polystyrol, Polyvinylalkohol, Polyphenylenoxid, Polyimide, Polytetrafluorethylen und deren Derivate, oder weiterhin Keramiken, Gläser oder Filze. Auch aus mehreren Materialien bestehende

Größenausschlussmembranen (Komposite) sind möglich.

Die Membran kann erfindungsgemäß folgende, weitere Substanzen oder

Stoffgruppen enthalten:

- anorganische Materialien, z. B. Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Zirkoniumoxid, Zirkoniumphosphat, Titanoxid, Wolframtrioxid, Bleidioxid, Zeolithe (Alumo- silikate) oder Kombinationen derselben,

- anorganisch-organische Composite, enthaltend mindestens eines der vorgenannten Bestandteile, z. B. um mechanisch flexible Membranen zu ermöglichen,

- bevorzugt modifizierte Zellulose, wie Zelluloseacetat (CA), regenerierte

Zellulose (RC) oder Nitrozellulose

- bevorzugt Polyethersulfone

- Silikone oder Silikongruppen enthaltende Verbindungen, wie Silikonpolyamid PA 6, Silikonpolyamid PA 6.6, Silikonpolyamid PA 6.10, Silikonpolyamid PA 6.12, Silikonpolyamid PA 11 , Siliconpolyamid PA 12, Siliconkarbonat, Silikonpropylen, Silikonesulfon, oder

- filmbildende Polymere, wie Nylon, Polypiperazinamid (EP-A-451353) oder Dünnfilmmembran enthaltend eine Zelluloseacetatstützschicht und einen

Polyamidfilterüberzug (DE60212637). Eine umfassende Aufstellung möglicher und verwendbarer Membranmaterialien findet sich unter http://www.polyquick.de/DE/unternehmen/.

Als Membran können auch Umkehrosmose-, Nano- oder Ultrafiltrationsmembranen, die z. B. in der Wasseraufbereitung bereits bekannt sind und die organische und/oder anorganische Bestandteile enthalten können, zur Anwendung kommen.

Als Membran im Sinne der vorliegenden Erfindung kann weiterhin das mechanisch flexible, keramische Produkt -bekannt unter dem Handelsnamen SEPARION®, welches in Lithiumionenbatterien Anwendung findet, verwendet werden (s.

http://nano.evonik.de/sites/nanotechnology/de/technologie /anwendung/separion/pag es/default.aspx

http://www.membrane-guide.com/firmenlisten/produkte/membr ane-battery- separator_europe.htm).

Die Größenausschlussmembranen und die daraus resultierenden Redox-Flow- Zellen können in verschiedenen Erscheinungsformen eingesetzt werden. Beispiele dafür sind Flachmembranen, Taschenfilterbauweise, gewickelte Module und

Hohlfasermodulbauweise. Diese Ausführungsformen sind dem Fachmann bekannt. Bevorzugt werden Flachmembranen eingesetzt.

Die erfindungsgemäß eingesetzte Größenausschlussmembran kann zur besseren Stabilität, z. B. durch ein siebförmiges oder perforiertes Kunststoffmaterial oder - gewebe, geträgert sein.

Die Dicke der erfindungsgemäßen eingesetzten Größenausschlussmembran kann in weiten Bereichen schwanken. Typische Dicken liegen im Bereich zwischen 1 pm und 5 mm, insbesondere bevorzugt zwischen 10 pm und 200 μιτι. Erfindungsgemäß wird die Trenngrenze der Membran so gewählt, dass die redoxaktiven Substanzen, welche sich im Elektrolyten der beiden Räume für die positive und negative Elektrode befinden, sich so wenig wie möglich vermischen. Die Trenngrenze der Membran, welche weitestgehend dem Porendurchmesser en- spricht, liegt typischerweise zwischen 0,0001 pm bis 10,0 pm; bevorzugt zwischen 0,0005 pm bis 0,1 pm. Die Trenngrenze der Membran kann vorab so gezielt eingestellt werden, dass die Rückhaltung von Ionen oder im Elektrolyten befindlichen Teilchen - jeweils bestimmter Größe- gelingt. Andererseits wird denjenigen Teilchen, deren Wanderung durch die Membran tatsächlich erwünscht ist, die Passage durch die Membran ermöglicht. Die Membran kann somit wie in PCT/EP2013/002206 sowie in der vorliegenden Anmeldung beschrieben als Größenausschlussmembran wirken.

Die erfindungsgemäß eingesetzten redoxaktiven Komponenten weisen eine der nachstehend beschriebenen Strukturen enthaltend die Formeln I bis IV auf, die in mindestens zwei unterschiedlichen stabilen Oxidationsstufen vorliegen können und die eine Molmasse von mindestens 400 g/mol aufweisen, so dass sie die

erfindungsgemäß eingesetzte Größenausschlussmembran nicht passieren können.

Beispiele für redoxaktive Komponenten sind Verbindungen mit einem

Molekulargewicht von mindestens 400 g/mol, welche als aktive Einheit folgende Reste aufweisen: Verbindungen, die Nitroxid-Radikale oder, 2,2-Diphenyl-1- picrylhydrazyl-Radikale bilden, Wurster-Salze, Chinone, Verbindungen, die

Galvinoxyl-Radikale, Phenoxyl-Radikale, Triarylmethyl-Radikale,

Polychlorotriphenylmethyl-Radikale, Phenalenyl-Radikale, Cyclopentadienyl- Radikale, Iminoxyl-Radikale, Verdazyl-Radikale, Nitronylnitroxid-Radikale oder Thiazyl-Radikale bilden können, Indigo, Disulfide, Thiafulvalene, Thioether, Thiolane, Thiophene, Viologen, Tetraketopiperazin, Chinoxalin, Triarylamin, Calix[4]aren, Anthrachinonylsulfid, Phthalazin, Cinnolin, , Ferrocen, Carbazol, Polyindol,

Polypyrrol, Polyanilin, Polythiophen, Poly-N,N'-diallyl-2,3,5,6-tetraketopiperazin, 2,5- Di-tert-butyl-4-methoxy-phenoxy-propylester, Poly-2-phenyl-1 ,3-dithiolan,

Poly[methan-tetryltetrathio-methylen], Poly-2,4-dithio-pentanylen, Polyethen-1 ,1 ,2,2- tetrathiol, Poly-3,4-ethylen-dioxythiophen, 5,5-Bismethylthio-2,2-bithiophen, Poly- 1 ,2,4,5-tetrakis-propylthiobenzol, Poly-5-amino-1 ,4-dihydrobenzo[d]-1 ',2'-dithiadien- co-anilin, Poly-5,8-dihydro-1 H,4H-2,3,6,7-tetrathia-anthracen, Polyanthra[1 ',9',8'- b.cd.ej^M O'.S'-b'.c'.d'.e'jbis-tl .e.eaea-SIV-trithiaj-pentalen, Polyenoligosulfid, Poly- 1 ,2-bisthiophen-3-ylmethyldisulfan, Poly-3-thienyl-methyl disulfid-co-benzyl disulfid, Polytetrathio-naphthalin, Polynaphtho[1 ,8-cd] [1 ,2]-dithiol, Poly-2,5-dimercapto-1 ,3,4- thiadiazol, Polysulfid, Polythiocyanogen, Polyazulen, Polyfluoren, Polynaphthalin, Polyanthracen, Polyfuran, Tetrathiafulvalen oder Polyoxyphenazin und deren

Isomere und Derivate.

Die erfindungsgemäß eingesetzten redoxaktiven Komponenten können Polymere oder Oligomere sein, wobei unter Oligomeren Verbindungen mit einer Molmasse von 400 bis 5000 g/mol (Zahlenmittel) verstanden werden und unter Polymeren

Verbindungen mit einer Molmasse von mehr als 5000 g/mol (Zahlenmittel)

verstanden werden.

Die mittlere Molmasse (Zahlenmittel) der redoxaktiven Komponenten ist

typischerweise mindestens 400 g/mol, vorzugsweise mindestens 500 g/mol, besonders bevorzugt mindestens 600 g/mol, und beträgt besonders bevorzugt 600 bis 50000 g/mol, noch mehr bevorzugt 600 - 25000 g/mol und noch mehr bevorzugt 600 bis 15000 g/mol.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden Oligomere bzw. Polymere mit einer mittleren Molmasse von 600-800 g/mol und/oder mit einer mittleren Molmasse von 800-1500 g/mol und/oder mit einer mittleren Molmasse von 1500-3500 g/mol und/oder mit einer mittleren Molmasse von 3500-8000 g/mol und/oder mit einer mittleren Molmasse von 8000-15000 g/mol und/oder mit einer mittleren Molmasse von 15000-25000 g/mol eingesetzt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden im Katholyten und Anolyten Oligomere bzw.Polymere eingesetzt, die jeweils den gleichen der oben

beschriebenen Molekulargewichtsbereiche aufweisen oder die aus unterschiedlichen der oben beschriebenen Molekulargewichtsbereiche stammen.

Bei einer Gruppe der in der erfindungsgemäßen Redox-Flow-Zelle eingesetzten redoxaktiven Komponenten handelt es sich um Oligomere oder Polymere mit einem Molekulargewicht von mindestens 400 g/mol, die mindestens eine Struktureinheit der Formel I und der Formel II oder der Formel I, der Formel II und der Formel enthalten

LH

RAE1

LI2

COM1

LI3

COM2 worin PG1 , PG2 und PG3 unabhängig voneinander Gerüste organischer Polymere darstellen (hierbei kommen sowohl lineare, verzweigte, dendritische, hochverzeigte und vernetzte Polymere in Frage),

RAE1 eine einwertige redoxaktive Gruppe bedeutet,

LH , LI2 und LI3 unabhängig voneinander kovalente Bindungen zwischen Atomen- von PG1 und RAE1 oder PG2 und COM1 oder PG3 und COM2 bedeuten oder zweiwertige organische Brückengruppen ausgewählt aus den nachstehend definierten Strukturen L1 bis L26 sind,

COM1 und COM2 unabhängig voneinander unterschiedliche einwertige Reste nach Anspruch 1 sind,

x eine ganze Zahl von >=1 , insbesondere mindestens 2 und besonders bevorzugt von 2 bis 10000 ist,

y eine ganze Zahl von >=0, insbesondere mindestens 1 und besonders bevorzugt von 1 bis 10000 ist, und

z eine ganze Zahl von >=0, insbesondere mindestens 1 und besonders bevorzugt von 1 bis 10000 ist.

Redoxaktive Komponenten enthaltend die Struktureinheiten der Formeln I und II oder der Formeln I, II und III bilden die in den Figuren 4 und 5 dargestellten

allgemeinen Strukturen aus.

Diese Oligomere oder Polymere weisen allgemein mindestens eine Art einer redoxaktiven Einheit in der Seitenkette auf und tragen ein oder mehrere Typen von löslichkeitsvermittelnden Seitenketten - bzw. funktionalsten abgeleitet von

Comonomer 1 und gegebenenfalls von Comonomer 2. In den obigen Abbildungen sind exemplarisch Bi- und Terpolymere gezeigt.

Für die Anordnung der Wiederholungseinheiten kommen sowohl statistische Co- polymere, Blockcopolymere, streng alternierende Polymere sowie Gradienten- copolymere in Betracht.

Die als PG1 , PG2 und PG3 bezeichneten Einheiten bilden das Polymerrückgrat oder Teile davon. Zu den bevorzugten Struktureinheiten PG1 , PG2 und PG3 zählen solche, die abgeleitet sind von von Monomeren für die Ringöffnungspolymerisation, von Monomeren für die oxidative Kupplung, von Monomeren für die Polykondensation oder von Monomeren für die Ringöffnungsmetathese-Polymehsation, für radikalische Polymerisation oder ionische Polymerisationen.

Besonders bevorzugte Monomere für die Ringöffnungsmetathesepolymerisation sind solche der nachstehend aufgezählten Formeln M1 bis M5, für radikalische und ionische Polymerisationen M6 bis M20:

Besonders bevorzugte Monomere für die Ringöffnungspolymerisation sind nachstehend aufgezählten Formeln M21 bis M33:

M31 M32 M33

RI = Methyl, Ethyl, Phenyl

Besonders bevorzugte Monomere für die oxidative Kupplung sind solche der nachstehend aufgezählten Formeln M34 bis M44:

Besonders bevorzugte Monomere für die Polykondensation sind solche der nachstehend aufgezählten Formeln M45 bis M59, wovon insbesondere die Monomeren M50 bis M59 ganz besonders bevorzugt sind: Das Polymerrückgrad PG1 ist mit der redoxaktiven Einheit RAE1 über einen Linker LH verbunden. Dabei kann es sich um eine kovalente Bindung zwischen zwei Atomen handeln oder um eine zweiwertige organische Brückengruppe der nachstehend genannten Gruppen L1 bis L26.

(Alkylketten bis

L1 L2 L3 L4

L12 L13 L14

n m = 0-15 (Alkylketten)

meta,

para Beispiele für besonders bevorzugte redoxaktive Einheiten RAE1 sind die weiter unten beschriebenen Gruppen RE1 bis RE6.

Ganz besonderes bevorzugt in der Redox-Flow-Zelle der vorliegenden Erfindung eingesetzte redoxaktive Oligomere oder Polymere enthalten Struktureinheiten der Formel I mit den in der nachfolgenden Tabelle aufgeführen Monomereinheiten zur Herstellung des Polymerrückgrads RG1 und den Einheiten Linker LH und redoxaktiver Einheit RAE1.

r

Vorzugsweise erfindungsgemäß eingesetzte redoxaktive Oligomere und Polymere enthalten zusätzlich zur Struktureinheit der Formel I weitere Struktureinheiten der Formel II und gegebenenfalls der Formel III mit löslichkeitsvermittelnden Seitenketten - bzw. funktionalitäten.

Die in Formel II mit PG2 bezeichneten Einheiten bilden Teile des Polymerrückgrats neben den Einheiten PG1 , welche aus den Einheiten der Formel I stammen.

Beispiele für bevorzugte Einheiten PG2 sind weiter oben bei der Beschreibung der Einheiten PG1 aufgezählt.

Beispiele für bevorzugte in den Struktureinheiten der Formel II auftretende Linker LI2 sind weiter oben bei der Beschreibung der Linker LH aufgezählt.

Beispiele für besonders bevorzugte solubilisiertende Seitengruppen COM1 , die in den Struktureinheiten der Formel II auftreten, sind die nachstehend genannten Gruppen CM1 bis CM9 und CM15 bis CM27.

B. Na+,

2-20 Alkylammoniumsalze) νΛΛ ¹

CM15 CM16 CM17

^NHR R= Alkyl bis C ₂ o

CM26

(mit Gegenion, wie

z.B. Na+, K+,

Ammoniumsalze, CM27

Alkylammoniumsalze)

Ganz besonderes bevorzugt in der Redox-Flow-Zelle der vorliegenden Erfindung eingesetzte redoxaktive Oligomere oder Polymere enthalten neben den oben genannten Einheiten der Formel I die Einheiten der Formel II mit den in der nachfolgenden Tabelle aufgeführten Monomereinheiten (M) zur Herstellung des Polymerrückgrats RG2 und den Einheiten Linker LI2 (L) und Comonomereinheit COM1 (CM).

Struktureinheit der Formel II: (L0 kovalente Bindung) M1 , M2, M3, M5 LO, L3, L4 CM1 , CM2, CM3, CM4,

CM15 bis CM17

L19, L20, L21 CM1 , CM2, CM3, CM4,

CM15 bis CM17

M1 , M2, M3, M5 LO CM8, CM9, CM22 bis CM

24

M3 LO, L3 bis L6 CM1 bis CM4, CM5 bis

CM7, CM8 bis CM9, CM15 bis CM24

M3 L12 bis L14 CM8 bis CM9, CM15 bis

CM24

M6, M7 LO CM1 bis CM4

M6, M7 L3, L4 CM1 bis CM4, CM8 bis

CM9, CM15 bis CM24

M8, M9 LO CM1 bis CM4

M8, M9 L3, L4 CM1 bis CM4, CM8 bis

CM9, CM15 bis CM24

M6 bis M9 L22 bis 26 CM1 bis CM4, CM8 bis

CM9, CM15 bis CM27

M10 LO CM1 bis CM4

M10 L3, L4 CM1 bis CM4

M11 L3, L4 CM1 bis CM4

M12, M13 LO CM1

M12, M13 L3, L4 CM1 bis CM4

M12, M13 LO CM1

M14, M17 LO CM1

M14 bis M19 LO CM8 bis CM9, CM15 bis

CM26

M14 bis M19 L3 CM15 bis CM21 , CM27

M14 bis M19 L22 CM1 bis CM4, CM8 bis

CM9, CM15 bis CM27

M20 LO, L3, L4 CM1 , CM2, CM3, CM4 M20 L12 bis L14 CM1 , CM2, CM8 bis CM9,

CM15 bis CM27

M21 LO CM1 , CM2, CM3, CM4

M21 L12 CM1

M22 LO CM1 bis CM4

M22 L12 CM1

M23 LO CM1

M23 L12 bis L17 CM1 bis CM4

M23 L12 bis L17 CM15 bis CM21

M24, M25 LO CM2

M24, M25 L12, L15 bis L17 CM1 , CM2

M26, M27 LO CM1

M28 bis M33 L3 CM1

M28 bis M33 L12 CM1

M34 LO CM1

34 bis M44 LO CM2

M34 bis M44 LO, L3, L4 CM15 bis CM21

M44 LO CM5 bis CM7

M45 bis M49 LO CM1

M45 bis M49 LO CM2

M50 bis M59 LO CM2

Weitere ganz besonderes bevorzugt in der Redox-Flow-Zelle der vorliegenden Erfindung eingesetzte redoxaktive Oligomere oder Polymere enthalten neben den oben genannten Struktureinheiten der Formeln I und II weitere Struktureinheiten der Formel III mit löslichkeitsvermittelnden Seitenketten - bzw. funktionalitäten.

Struktureinheiten der Formel III bestehen wie Struktureinheiten der Formel II aus Polymerrückgrat PG3, Linker LI3 und solubilisierenden Seitengruppen COM2.

Bevorzugt werden die Gruppen PG3 der Formel III aus den Definitionen für die oben genannten Gruppen PG2 der Formel II ausgewählt. Bevorzugt werden die Linker LI3 der Formel III aus den Definitionen für die oben genannten Linker LI2 der Formel II ausgewählt.

Bevorzugt werden die solubilisierenden Seitengruppen COM2 der Formel III aus den. Definitionen für die oben genannten solubilisierenden Seitengruppen COM1 der Formel II ausgewählt.

Besonders bevorzugte solubilisierende Seitengruppen COM1 und COM2 leiten sich ab von Acrylsäure, Methacrylsäure, Alkylacrylaten, Alkylmethacrylaten, Oligoethylenglycolacrylaten und -methacrylaten, Styrol, Styrolsulfonat und dessen Salzen, (Vinylbenzyl)trimethylammoniumchlorid und vergleichbaren Salzen, Butadien, Isopren, Ethylenoxid, Propylenoxid, Vinylmethylether, Vinylethylether, Thiophen, 3-Hexylthiophen, 3,4-Ethylendioxythiophen und Pyrrol.

Bei einer weiteren Gruppe der in der erfindungsgemäßen Redox-Flow-Zelle eingesetzten redoxaktiven Komponenten handelt es sich um hyperverzweigte Oligomere oder Polymere mit einer Molmasse von mindestens 400 g/mol und mit der in Figur 6 dargestellten allgemeinen Grund struktur.

Diese Grundstruktur weist neben Linkern und redoxaktiven Einheiten ein polymeres Grundgerüst auf.

Besonders bevorzugt kommen hyperverzweigte Oligomere oder Polymere zum . Einsatz, die redoxaktive Einheiten mit den weiter unten beschriebenen Strukturen RE1 bis RE6 enthalten:

Besonders bevorzugt kommen hyperverzweigte Oligomere oder Polymere zum Einsatz, die Linker mit den oben beschriebenen Strukturen L1 bis L26 enthalten.

Besonders bevorzugt kommen hyperverzweigte Oligomere oder Polymere zum Einsatz, die polymere Grundgerüste mit den folgenden Strukturen P1 bis P9 enthalten:

P1 : hyperverzweigtes Polyethylenimin

P2: hyperverzweigtes Polyglycerol

P3: PANAM Dendrimere (Polyamidoamine)

P5

P6

(Monomerverhältnis der Säurekomponenten: Phthalsäure zu Succinsäure = von 10:90 bis 30:70, besonders bevorzugt 20:80)

P7

(Monomerverhältnis der Säurekomponenten: Hexahydrophthalsäure zu Succinsäure = von 10:90 bis 30:70, besonders bevorzugt 20:80)

P4 bis P7 : Beispiele für Polyesteramide (hyperverzweigt und Dendrimer) (z.B. Hybrane von DSM)

P8: hyperverzweigte Polypropylenimin- oder Polypropylenimindendrimere (z.B. Astramol von DSM)

P9: hyperverzweigte Polyester (z.B. kommerzielle Systeme von Boltorn)

Ganz besonderes bevorzugt in der Redox-Flow-Zelle der vorliegenden Erfindung eingesetzte redoxaktive Oligomere oder Polymere enthalten die in der

nachfolgenden Tabelle aufgeführten Kombinationen von polymeren Grundgerüsten, Linkern und redoxaktiven Einheiten.

P1 L0, L3, L4, L5, L6, L12 bis L20 RE1 bis RE6

P2 L0, L3, L4, L5, L6, L12 bis L18, L20 RE1 bis RE6

P3 L0, L3, L4, L5, L6, L12 bis L20 RE1 bis RE6

P4 bis P7 L0, L3, L4, L5, L6, L12 bis L18, L20 RE1 bis RE6

P8 L0, L3, L4, L5, L6, L12 bis L18, L20 RE1 bis RE6

P9 L0, L3, L4, L5, L6, L 2 bis L18, L20 RE1 bis RE6 Bei einer weiteren Gruppe der in der erfindungsgemäßen Redox-Flow-Zelle eingesetzten redoxaktiven Komponenten handelt es sich um Oligomere oder Polymere mit einer Molmasse von mindestens 400 g/mol, welche die Struktureinheiten der Formel I enthalten und die durch Funktionalisierung gemäß dem in Figur 7 dargestellten Schema hergestellt worden sind.

Dabei wird eine Polymergrundstruktur mit einer Funktionseinheit aufgebaut aus Linker 4 und redoxaktiver Einheit zum einem Seitenkettenoligomer oder -polymer umgesetzt.

Bevorzugte Polymergrundstrukturen weisen die nachfolgend aufgelisteten Strukturen P10 bis P21 auf, wobei in Polymergrundstruktur P12 und P15 die Summe der Indizes n+m = 1 beträgt und der Anteil der mit -[] _n - bezeichneten Struktureinheiten, bezogen auf die mit -[] _n -[]m- bezeichneten Struktureinheiten, 0 bis 100 Gew.% beträgt.

Bevorzugte Seitenkettenoligomere oder -poiymere weisen Linker auf, die durch Anknüpfung über die nachfolgend beschriebenen reaktiven Linkergruppen RG1 bis RG12 an die oben beschriebenen Polymergrundstrukturen P10 bis P21 erzeugt worden sind: l

RG10 m,o) RG11 ,m,o) RG12 ,m,o)

(para, meta, ort o = p,m,o)

Bevorzugte Seitenkettenoligomere oder -polymere weisen die weiter unten beschriebenen redoxaktiven Einheiten RE1 bis RE6 auf, die kovalent mit den reaktiven Linkergruppen RG1 bis ^' RG12 verbunden sind. Ganz besonderes bevorzugt in der Redox-Flow-Zelle der vorliegenden Erfindung eingesetzte redoxaktive Oligomere oder Polymere enthalten die in der nachfolgenden Tabelle aufgeführten Kombinationen von Polymergrundstrukturen P, die mit reaktiven Linkergruppen RG funktionalisiert worden sind

P10 bis P12 RG1 , RG4, RG5, RG7 bis RG12 RE1 bis RE6

P13 bis P15 RG7 bis RG12 RE1 bis RE6

P16 RG2, RG7 bis RG15 RE1 bis RE6

P17 RG1 , RG4, RG5, RG6, RG13 RE1 bis RE6

P18 RG2, RG3, RG7 bis RG13, RG15 RE1 bis RE6

P19 bis P20 RG1 , RG4 bis RG6, RG13 RE1 bis RE6

Bei einer weiteren Gruppe der in der erfindungsgemäßen Redox-Flow-Zelle eingesetzten redoxaktiven Komponenten handelt es sich um Oligomere oder Polymere mit einem Molekulargewicht von mindestens 400 g/mol und mit mindestens einer Struktureinheit der Formel IV, bei der sich die redoxaktiven Einheiten in der

Hauptkette befinden:

{— LI4 RAE2 ] [ LI5 PG4 -]— (IV),

a b worin PG4 das Gerüst eines organischen Polymers darstellt,

RAE2 eine zweiwertige redoxaktive Gruppe bedeutet,

LI4 eine kovalente Bindung zwischen Atomen zweier RAE2 Gruppen oder zwischen Atomen von RAE2 und PG4 bedeutet oder eine zweiwertige organische Brückengruppe ausgewählt aus den vorstehend definierten Resten L1 bis L26 ist, LI5 eine kovalente Bindung zwischen Atomen zweier PG4 Gruppen oder zwischen Atomen von RAE2 und PG4 bedeutet oder eine zweiwertige organische Brückengruppe ausgewählt aus den vorstehend definierten Resten L1 bis L26 ist, a eine ganze Zahl von >= 1 , bevorzugt bis bis 10000 ist, und

b eine ganze Zahl von >= 0, bevorzugt bis 10000 ist. Bei den redoxaktiven Komponenten mit der Struktureinheit der Formel IV handelt es sich typischerweise um Polymere mit der in Figur 8 dargestellten Struktur.

Bevorzugt eingesetzte Oligomere oder Polymere mit redoxaktiven Einheiten auf in der Hauptkette enthalten die nachfolgend beschriebenen redoxaktiven Einheiten RE1 -RE6.

Zur Gruppe der redoxaktiven Einheit RE1 gehören substituierte 4,4'-Bipyridine (Viologene) und deren Derivate entsprechend folgender Struktur:

worin die Substituenten Xf, X ₂ , X3, X4, X5, Χβ, X7 und X ₈ unabhängig voneinander Wasserstoffatome, Alkylgruppen, Alkenylgruppen, Alkinylgruppen, Alkylthiogruppen, Monoalkylaminogruppen, Dialkylaminogruppen, Haloalkylgruppen, Haloalkoxy- gruppen, Alkylcarbonylgruppen, Alkenylcarbonylgruppen, Alkinylcarbonylgruppen, Alkylcarbonsäureestergruppen, Alkenylcarbonsäureester-gruppen, Alkinylcarbon- säureestergruppen, Alkoxygruppen, Cycloalkylgruppen, Cycloalkoxygruppen, Arylgruppen, Heteroarylgruppen, Aryloxylgruppen, Aralkylgruppen, Halogenatome,

Cyanogruppen und/oder Nitrogruppen sind, mit der Massgabe, dass eine oder zwei der Bindungsstellen X-i , X ₂ , X3, X ₄ , X5, ΧΘ, X7 und Xs an eine der vorstehend beschriebenen Linker oder polymerisierbaren Gruppen gebunden sind, die Substituenten Y-i und Y ₂ können mehrere substituierte 4,4'-Bipyridin-Einheiten miteinander verbrücken, wobei n Werte zwischen eins und hunderttausend, bevorzugt zwischen eins und hundert, besonders bevorzugt zwischen eins und fünf, annimmt, oder die Substituenten Y1 und Y ₂ unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkylgruppen, Alkenylgruppen, Alkinylgruppen, Alkylthiogruppen, Monoalkyl- aminogruppen, Dialkylaminogruppen, Haloalkylgruppen, Haloalkoxygruppen, Alkylcarbonylgruppen, Alkenylcarbonylgruppen, Alkinyl-carbonylgruppen, Alkylcarbonsäureestergruppen, Alkenylcarbonsäureestergruppen, Alkinyl- carbonsäureestergruppen, Alkoxygruppen, Cycloalkylgruppen, Cycloalkoxygruppen, Arylgruppen, Heteroarylgruppen, Aryloxylgruppen und/oder Aralkylgruppen sind, besonders bevorzugt Alkylgruppen, Alkenylgruppen, Alkinylgruppen, Alkoxygruppen, Cycloalkoxygruppen, Arylgruppen, Heteroarylgruppen, Aryloxylgruppen und/oder Aralkylgruppen, und ganz besonders bevorzugt Alkylgruppen, Alkoxygruppen, Cycloalkoxygruppen, Arylgruppen, Heteroarylgruppen und/oder Aryloxylgruppen sind und die Anionen Z ein- oder zweifach negativ geladen sind und anorganische oder organische Anionen sind, welche in einer Anzahl von 2n im Falle von einfach negativ geladenen Anionen oder in einer Anzahl von n im Falle von zweifach negativ geladenen Anionen vorliegen, und vorzugsweise ausgewählt werden aus der Gruppe der Halogenidionen, wie Fluoridionen, Chloridionen, Bromidionen, lodidionen, oder der Hydroxidionen, der Anionen anorganischer Säuren, insbesondere Phosphationen, Sulfationen, Nitrationen, Hexafluorophosphationen, Tetrafluoroborationen, Perchlorationen, Chlorationen, Hexafluoroantimonationen, Hexafluoroarsenationen oder Cyanidionen, oder der Anionen organischer Säuren, vorzugsweise der Acetationen, Formiationen, Trifluoroessigsäureionen, Trifluormethansulfonationen, Pentafluorethansulfonationen, Nonofluorbutan- sulfonationen, Butyrationen, Citrationen, Fumarationen, Glutarationen, Lactationen, Malationen, Malonationen, Oxalationen, Pyruvationen, Tartrationen, und besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe der Halogenidionen, Hydroxidionen, Phosphationen, Sulfationen, Perchlorationen, Hexafluorophosphationen und Tetrafluoroborationen.

Besonders bevorzugt sind die Substituenten Xi , X ₂ , X3, X ₄ , X5, Χβ, X7 und Xs unabhängig voneinander Wasserstoffatome, Halogenatome, Alkylgruppen, Alkoxy- gruppen, Cyanogruppen und/oder Nitrogruppen und eine oder zwei der Bindungsstellen X1 , X ₂ , X ₃ , X ₄ , X ₅ , Χβ, X7 und X ₈ sind an eine der vorstehend beschriebenen Linker oder polymerisierbaren Gruppen gebunden.

Ganz besonders bevorzugte redoxaktive Einheiten RE1 sind solche, in denen mindestens fünf der Substituenten X1 bis Xs Wasserstoffatome sind, 1-2 der Substituenten Y1 und Y2 sind Bindungsstellen, die an eine der vorstehend beschriebenen Linker oder polymerisierbaren Gruppen binden, und 0-2 der Substituenten X1 bis X ₈ sind Nicht-Wasserstoffatome, vorzugsweise Halogenatome, Alkylgruppen, Alkoxy-gruppen, Cyanogruppen und/oder Nitrogruppen.

Zur Gruppe der redoxaktiven Einheit RE2 gehören Verbindungen der Verbindungsklasse der Chinone. Hierzu gehören vorzugsweise

zochinone,

Anthrachinone oder

Naphthochinone worin die Substituenten Χ-ι , X ₂ , X3, X ₄ , X5, X&, X7 und Xs unabhängig voneinander Wasserstoffatome, Alkylgruppen, Alkenylgruppen, Alkinylgruppen, Alkylthiogruppen, Monoalkylaminogruppen, Dialkylaminogruppen, Haloalkylgruppen, Haloalkoxy- gruppen, Alkylcarbonylgruppen, Alkenylcarbonylgruppen, Alkinylcarbonylgruppen, Alkylcarbonsäureestergruppen, Alkenylcarbonsäureester-gruppen, Alkinylcarbon- säureestergruppen, Alkoxygruppen, Cycloalkylgruppen, Cycloalkoxygruppen, Arylgruppen, Heteroarylgruppen, Aryloxylgruppen, Aralkylgruppen, Halogenatome, Cyanogruppen und/oder Nitrogruppen bedeuten, besonders bevorzugt Wasserstoffatome, Halogenatome, Alkylgruppen, Alkoxygruppen, Cyanogruppen und/oder Nitrogruppen, mit der Massgabe, dass eine oder zwei der Bindungsstellen Xi . X2, X3, X4, X5, Χβ. X7 und Xs an eine der vorstehend beschriebenen Linker oder polymerisierbaren Gruppen gebunden sind.

Besonders bevorzugt sind die Substituenten Xi , X2, 3, X ₄ , X5, ΧΘ, X7 und Xs unabhängig voneinander Wasserstoffatome, Halogenatome, Alkylgruppen, Alkoxygruppen, Cyanogruppen und/oder Nitrogruppen und eine oder zwei der Bindungsstellen Xi , X2, X3, X ₄ , X5, Χβ, X7 und Xs sind an eine der vorstehend beschriebenen Linker oder polymerisierbaren Gruppen gebunden.

Ganz besonders bevorzugte redoxaktive Einheiten RE2 sind solche, in denen mindestens zwei der Substituenten Xi bis Xs Wasserstoffatome sind, 1 -2 der Substituenten sind Bindungsstellen, die an eine der vorstehend beschriebenen Linker oder polymerisierbaren Gruppen binden, und 0-2 der Substituenten Xi bis X ₈ sind Nicht-Wasserstoffatome, vorzugsweise Halogenatome, Alkylgruppen, Alkoxygruppen, Cyanogruppen und/oder Nitrogruppen. Zur Gruppe der redoxaktiven Einheit RE3 gehören Verbindungen der Verbindungsklasse der Verdazyl-Radikale und deren Derivate entsprechend folgender Struktur:

worin Y C=O, C=S oder CH ₂ bedeutet,

die Substituenten Xi , X ₂ und X ₃ unabhängig voneinander Wasserstoffatome,

Alkylgruppen, Alkenylgruppen, Alkinylgruppen, Alkylthiogruppen,

Monoalkylaminogruppen, Dialkylaminogruppen, Haloalkylgruppen,

Haloalkoxygruppen, Alkylcarbonylgruppen, Alkenylcarbonylgruppen,

Alkinylcarbonylgruppen, Alkylcarbonsäureestergruppen,

Alkenylcarbonsäureestergruppen, Alkinylcarbonsäureestergruppen, Alkoxygruppen, Cycloalkylgruppen, Cycloalkoxygruppen, Arylgruppen, Heteroarylgruppen,

Aryloxylgruppen, Aralkylgruppen, Halogenatome, Cyanogruppen und/oder

Nitrogruppen bedeuten, mit der Massgabe, dass eine oder zwei der Bindungsstellen Xi , X2 und X3 an eine der vorstehend beschriebenen Linker oder polymerisierbaren Gruppen gebunden sind.

Besonders bevorzugt sind die Substituenten Xi , X ₂ und X3 unabhängig voneinander Wasserstoffatome, Alkylgruppen, Arylgruppen, Heteroarylgruppen und/oder

Cycloalkylgruppen und eine oder zwei der Bindungsstellen Xi , X ₂ und X3 sind an eine der vorstehend beschriebenen Linker oder polymerisierbaren Gruppen gebunden.

Ganz besonders bevorzugte redoxaktive Einheiten RE3 sind solche, in denen 0-2 der Substituenten X-ι bis X3 Alkylgruppen oder Arylgruppensind, 1-2 der Substituenten sind Bindungsstellen, die an eine der vorstehend beschriebenen Linker oder polymerisierbaren Gruppen binden, und 0-2 der Substituenten Xi bis X3 sind Wasserstoffatome, Alkylgruppen, Arylgruppen, Heteroarylgruppen und/oder Cycloalkylgruppen.

Bevorzugt handelt es sich beim Rest Y um eine Methylen-Gruppe, eine Carbonylgruppe oder eine Thioketongruppe.

Zur Gruppe der redoxaktiven Einheit RE4 gehören Verbindungen der Verbindungsklasse der Nitrxylnitroxid-Radikale und deren Derivate entsprechend folgender Struktur:

Θ worin die Substituenten Xi, X ₂ , X3, X ₄ und X ₅ unabhängig voneinander

Wasserstoffatome, Alkylgruppen, Alkenylgruppen, Alkinylgruppen, Alkylthiogruppen, Monoalkylaminogruppen, Dialkylaminogruppen, Haloalkylgruppen,

Haloalkoxygruppen, Alkylcarbonylgruppen, Alkenylcarbonylgruppen,

Alkinylcarbonylgruppen, Alkylcarbonsäureestergruppen,

Alkenylcarbonsäureestergruppen, Alkinylcarbonsäureestergruppen, Alkoxy-gruppen, Cycloalkylgruppen, Cycloalkoxygruppen, Arylgruppen, Heteroarylgruppen,

Aryloxylgruppen, Aralkylgruppen, Halogenatome, Cyanogruppen und/oder

Nitrogruppen bedeuten, bevorzugt Wasserstoffatome, Halogenatome, Alkylgruppen, Alkoxygruppen, Cyanogruppen und/oder Nitrogruppen mit der Massgabe, dass eine oder zwei der Bindungsstellen X-i, X ₂ , X3, X ₄ und X5 an eine der vorstehend

beschriebenen Linker oder polymerisierbaren Gruppen gebunden sind.

Besonders bevorzugt sind die Substituenten Xi, X ₂ , X3, X4 und X5 unabhängig voneinander Wasserstoffatome, Alkylgruppen, Arylgruppen, Heteroarylgruppen, Aryloxylgruppen, Aralkylgruppen, und/oder Alkoxygruppen und eine oder zwei der Bindungsstellen Xi, X ₂ , X3, X ₄ und X5 sind an eine der vorstehend beschriebenen Linker oder polymerisierbaren Gruppen gebunden.

Ganz besonders bevorzugt sind die Substituenten Xi, X ₂ , X3 und X ₄ unabhängig voneinander Wasserstoffatome, Alkylgruppen, Arylgruppen, und/oder

Alkoxygruppen, X ₅ steht für eine Arylgruppe oder für eine Heteroarylgruppe und eine oder zwei der Bindungsstellen Xi, X ₂ , X3, X ₄ und X ₅ sind an eine der vorstehend beschriebenen Linker oder polymerisierbaren Gruppen gebunden.

Ganz besonders bevorzugte redoxaktive Einheiten RE4 sind solche, in denen mindestens zwei der Substituenten Xi bis X ₅ Alkylgruppen sind, 1-2 der

Substituenten sind Bindungsstellen, die an eine der vorstehend beschriebenen Linker oder polymerisierbaren Gruppen binden, und 0-5 der Substituenten Xi bis X5 sind Wasserstoffatome oder Nicht-Wasserstoffatome, vorzugsweise Alkylgruppen, Arylgruppen, Heteroarylgruppen, Aryloxylgruppen, Aralkylgruppen, und/oder Alkoxygruppen. Ganz besonders bevorzugt sind die Substituenten X1 bis X4

Alkylgruppen und der Substituente X5 eine Arylgruppen, Aralkylgruppen und/oder eine Bindungsstelle, die an eine der vorstehend beschriebenen Linker oder polymerisierbaren Gruppen bindet.

Zur Gruppe der redoxaktiven Einheit RE5 gehören Verbindungen der

Verbindungsklasse der Nitroxid-Radikale und deren Derivate, wie sie in

DE60123145T2 (NEC Corp., Tokyo, 2007) beschrieben sind, entsprechend folgender Struktur:

wobei Xi und X ₂ Substituenten sind, von denen mindestens einer aus einer aliphatischen Gruppe, einer aromatischen Gruppe, einem Hydroxy, einem Alkoxy, einem Aldehyd, einem Carboxyl, einem Alkoxycarbonyl, einem Zyan, einem Amino, einem Nitro, einem Nitroso, einem Halogen oder einem Wasserstoff ausgewählt wird, wobei wenn Xi und X ₂ eine aliphatische Gruppe aufweisen, die aliphatische Gruppe gesättigt und ungesättigt, substituiert oder nichtsubstituiert, gerade, zyklisch oder verzweigt ist, und diese aliphatische Gruppe mindestens ein Sauerstoff-, Stickstoff-, Schwefel-, Silizium-, Phosphor-, Bor- oder Halogenatom enthalten kann, wobei wenn Xi und X ₂ eine aromatische Gruppe aufweisen, die aromatische Gruppe substituiert oder nicht substituiert sein kann und diese aromatische Gruppe mindestens ein Sauerstoff-, Stickstoff-, Schwefel-, Silizium-, Phosphor-, Boroder Halogenatom enthalten kann, wobei wenn Xi und X ₂ ein Hydroxy aufweisen, das Hydroxy ein Salz mit einem Metallatom bilden kann, wobei wenn Xi und X ₂

Alkoxy, ein Aldehyd, ein Carboxyl, ein Alkoxylcarbonyl, ein Zyan, ein Amino, ein Nitro oder ein Nitroso ist, diese Substituenten substituiert oder nicht substituiert sein können und diese Substituenten mindestens ein Sauerstoff-, Stickstoff-, Silizium-, Phosphor-, Bor- oder Halogenatom aufweisen können, wobei Xi und X ₂ gleich oder verschieden sein können und wobei Xi und X ₂ zusammen einen Ring bilden können.

Die Verbindung kann einen substituierten oder einen nicht substituierten Heterozyklus bilden, welcher der folgenden allgemeinen Struktur entspricht:

worin Z ausgewählt wird aus der Gruppe der Kohlenstoff-, Sauerstoff-, Stickstoff-, Schwefel-, Silizium-, Phosphor- oder Boratome, mehrere Gruppen Z gleich oder verschieden sein können und Z über eine gesättigte oder eine ungesättigte Bindung an eine der vorstehend beschriebenen Linker oder polymerisierbaren Gruppen gebunden ist.

Z kann eine Bindung mit jedem Substituenten bilden, wobei diese Verbindung ein Polymer sein kann, das gerade, zyklisch oder verzweigt sein kann. Z kann beispielsweise an Wasserstoffatome, Alkylgruppen, Alkenylgruppen,

Alkinylgruppen, Alkylthiogruppen, Monoalkylaminogruppen, Dialkylaminogruppen, Haloalkylgruppen, Haloalkoxygruppen, Alkylcarbonylgruppen, Alkenylcarbonyl- gruppen, Alkinylcarbonylgruppen, Alkylcarbonsäureestergruppen, Alkenylcarbon- säureestergruppen, Alkinylcarbonsäureestergruppen, Alkoxygruppen, Cyclo- alkylgruppen, Cycloalkoxy-gruppen, Arylgruppen, Heteroarylgruppen,

Aryloxylgruppen, Aralkylgruppen, Halogenatome, Cyanogruppen oder Nitrogruppen gebunden sein. Index n ist eine ganze Zahl von einschließlich 2 bis einschließlich 10.

Insbesondere kann eine Verbindung, die zur Gruppe der redoxaktiven Einheit RE5 zählt, eine Piperidinoxyl-Ringstruktur entsprechend folgender allgemeiner Struktur aufweisen:

wobei die Substituenten X _; X ₂ , X3, X ₄ und Y unabhängig voneinander

Wasserstoffatome, Alkylgruppen, Alkenylgruppen, Alkinylgruppen, Alkylthiogruppen, Monoalkylaminogruppen, Dialkylaminogruppen, Haloalkylgruppen, Haloalkoxygruppen, Alkylcarbonylgruppen, Alkenylcarbonylgruppen, Alkinylcarbonylgruppen, Alkylcarbonsäureestergruppen, Alkenylcarbonsäureestergruppen, Alkinylcarbonsäureestergruppen, Alkoxy-gruppen, Cycloalkylgruppen, Cycloalkoxygruppen, Arylgruppen, Heteroarylgruppen, Aryloxylgruppen, Aralkylgruppen, Halogenatome, Cyanogruppen und/oder Nitrogruppen sind, bevorzugt Wasserstoffatome,

Halogenatome, Alkylgruppen, Alkoxygruppen, Cyanogruppen und/oder

Nitrogruppen, mit der Massgabe, dass eine oder zwei der Bindungsstellen X-i , X ₂ , X ₃₎ X ₄ und Y an eine der vorstehend beschriebenen Linker oder polymerisierbaren Gruppen gebunden sind.

Bevorzugte Substituenten X-i , X ₂ , X ₃ und X ₄ sind Wasserstoffatome, Alkylgruppen, Arylgruppen, Heteroarylgruppen, Aryloxylgruppen, Aralkylgruppen und/oder Alkoxygruppen, mit der Massgabe, dass eine oder zwei der Bindungsstellen X _{1 ;} X ₂ , X ₃ und X ₄ an eine der vorstehend beschriebenen Linker oder polymerisierbaren Gruppen gebunden sind.

Besonders bevorzugte dieser Verbindungen RE5 weisen als Substituenten X-i , X ₂ , X3 und X ₄ Arylgruppen, Alkylgruppen und/oder Alkoxygruppen auf und sind über Y an eine der vorstehend beschriebenen Linker oder polymerisierbaren Gruppen gebunden.

Insbesondere kann eine Verbindung, die zur Gruppe der redoxaktiven Einheit RE5 zählt, eine Pyrrolidinoxyl-Ringstruktur entsprechend folgender allgemeiner Struktur aufweisen:

wobei die Substituenten Χ-ι, X ₂ , X3, X ₄ und Y unabhängig voneinander

Wasserstoffatome, Alkylgruppen, Alkenylgruppen, Alkinylgruppen, Alkylthiogruppen, Monoalkylaminogruppen, Dialkylaminogruppen, Haloalkylgruppen,

Haloalkoxygruppen, Alkylcarbonylgruppen, Alkenylcarbonylgruppen,

Alkinylcarbonylgruppen, Alkylcarbonsäureestergruppen,

Alkenylcarbonsäureestergruppen, Alkinylcarbonsäureester-gruppen, Alkoxygruppen, Cycloalkylgruppen, Cycloalkoxygruppen, Arylgruppen, Heteroarylgruppen,

Aryloxylgruppen, Aralkylgruppen, Halogenatome, Cyanogruppen und/oder

Nitrogruppen sind, besonders bevorzugt Wasserstoffatome, Halogenatome,

Alkylgruppen, Alkoxygruppen, Cyanogruppen und/oder Nitrogruppen, mit der

Massgabe, dass eine oder zwei der Bindungsstellen X-i , X ₂ , X ₃ , X ₄ und Y an eine der vorstehend beschriebenen Linker oder polymerisierbaren Gruppen gebunden sind.

Bevorzugte Substituenten X _{1 t} X ₂ , X3 _, X ₄ und Y sind Wasserstoffatome, Alkylgruppen, Arylgruppen, Heteroarylgruppen, Aryloxylgruppen, Aralkylgruppen und/oder

Alkoxygruppen, mit der Massgabe, dass eine oder zwei der Bindungsstellen Χτ, X ₂ , X ₃ , X und Y an eine der vorstehend beschriebenen Linker oder polymerisierbaren Gruppen gebunden sind.

Besonders bevorzugte dieser Verbindungen RE5 weisen als Substituenten Xi , X2, X3 und X ₄ Arylgruppen, Alkylgruppen und/oder Alkoxygruppen auf und sind über Y an eine der vorstehend beschriebenen Linker oder polymerisierbaren Gruppen gebunden.

Insbesondere kann eine Verbindung, die zur Gruppe der redoxaktiven Einheit RE5 zählt, eine Pyrrolinoxyl-Ringstruktur entsprechend folgender allgemeiner Struktur aufweisen:

wobei die Substituenten Χ-ι , X ₂ , X3, X ₄ und Y unabhängig voneinander

Wasserstoffatome, Alkylgruppen, Alkenylgruppen, Alkinylgruppen, Alkylthiogruppen, Monoalkylaminogruppen, Dialkylaminogruppen, Haloalkylgruppen, Haloalkoxy- gruppen, Alkylcarbonylgruppen, Alkenylcarbonylgruppen, Alkinylcarbonylgruppen, Alkylcarbonsäureestergruppen, Alkenylcarbonsäureestergruppen, Alkinylcarbon- säureestergruppen, Alkoxygruppen, Cycloalkylgruppen, Cycloalkoxygruppen, Arylgruppen, Heteroarylgruppen, Aryloxylgruppen, Aralkylgruppen, Halogenatome, Cyanogruppen und/oder Nitrogruppen sind, besonders bevorzugt Wasserstoffatome, Halogenatome, Alkyl-gruppen, Alkoxygruppen, Cyanogruppen und/oder

Nitrogruppen, mit der Massgabe, dass eine oder zwei der Bindungsstellen Χ-ι , X ₂ , X3, X ₄ und Y an eine der vorstehend beschriebenen Linker oder polymerisierbaren Gruppen gebunden sind.

Bevorzugte Substituenten Xi , X ₂ , X3, X ₄ und Y sind Wasserstoffatome, Alkylgruppen, Arylgruppen, Heteroarylgruppen, Aryloxylgruppen, Aralkylgruppen und/oder Alkoxygruppen, mit der Massgabe, dass eine oder zwei der Bindungsstellen Xi , X ₂ , X3, X ₄ und Y an eine der vorstehend beschriebenen Linker oder polymerisierbaren Gruppen gebunden sind.

Besonders bevorzugte dieser Verbindungen RE5 weisen als Substituenten Χ-ι , X ₂ , X3 und X ₄ Arylgruppen, Alkylgruppen und/oder Alkoxygruppen auf und sind über Y an eine der vorstehend beschriebenen Linker oder polymerisierbaren Gruppen gebunden.

Insbesondere kann eine Verbindung, die zur Gruppe der redoxaktiven Einheit RE5 zählt, ein unsymmetrisch substituiertes Nitroxid-Radikal entsprechend folgender allgemeiner Struktur aufweisen:

wobei die Substituenten Χ-ι , X ₂ , X3 und X ₄ unabhängig voneinander

Wasserstoffatome, Alkylgruppen, Alkenylgruppen, Alkinylgruppen, Alkylthiogruppen, Monoalkylaminogruppen, Dialkylaminogruppen, Haloalkylgruppen, Haloalkoxy- gruppen, Alkylcarbonylgruppen, Alkenylcarbonylgruppen, Alkinylcarbonylgruppen, Alkylcarbonsäureestergruppen, Alkenylcarbonsäureestergruppen, Alkinylcarbon- säureestergruppen, Alkoxygruppen, Cycloalkylgruppen, Cycloalkoxygruppen, Arylgruppen, Heteroarylgruppen, Aryloxylgruppen, Aralkylgruppen, Halogenatome, Cyanogruppen und/oder Nitrogruppen sind, bevorzugt Arylgruppen, Alkylgruppen, Cycloalkylgruppen, Cycloalkoxygruppen, Heteroarylgruppen, Aryloxylgruppen, Aralkylgruppen und/oder Alkoxygruppen, mit der Massgabe, dass eine oder zwei der Bindungsstellen X-i , X ₂ , X3 und X ₄ an eine der vorstehend beschriebenen Linker oder polymerisierbaren Gruppen gebunden sind.

Ganz besonders bevorzugte dieser unsymmetrisch substituierten Nitroxid-Radikale RE5 sind solche, in denen 1 -2 der Substituenten X1 bis X ₄ Bindungsstellen, die an eine der vorstehend beschriebenen Linker oder polymerisierbaren Gruppen binden, und 1 -4 der Substituenten X1 bis X ₄ Nicht-Wasserstoffatome, vorzugsweise Arylgruppen, Alkylgruppen, Cycloalkylgruppen, Cycloalkoxygruppen,

Heteroarylgruppen, Aryloxylgruppen, Aralkylgruppen und/oder Alkoxygruppen sind.

Insbesondere kann eine Verbindung, die zur Gruppe der redoxaktiven Einheit RE5 zählt, ein unsymmetrisch substituiertes Nitroxid-Radikal entsprechend folgender allgemeiner Struktur aufweisen:

wobei die Substituenten X^ bis X ₆ unabhängig voneinander Wasserstoffatome, Alkylgruppen, Alkenylgruppen, Alkinylgruppen, Alkylthiogruppen, Monoalkyl- aminogruppen, Dialkylaminogruppen, Haloalkylgruppen, Haloalkoxygruppen, Alkylcarbonylgruppen, Alkenylcarbonylgruppen, Alkinylcarbonylgruppen,

Alkylcarbonsäureestergruppen, Alkenylcarbonsäureestergruppen, Alkinylcarbon- säureestergruppen, Alkoxy-gruppen, Cycloalkylgruppen, Cycloalkoxygruppen, Arylgruppen, Heteroarylgruppen, Aryloxylgruppen, Aralkylgruppen, Halogenatome, Cyanogruppen und/oder Nitrogruppen sind, bevorzugt Arylgruppen, Alkylgruppen, Cycloalkylgruppen, Cycloalkoxygruppen, Heteroarylgruppen, Aryloxylgruppen, Aralkylgruppen und/oder Alkoxygruppen, mit der Massgabe, dass eine oder zwei der Bindungsstellen X bis X ₆ an eine der vorstehend beschriebenen Linker oder polymerisierbaren Gruppen gebunden sind.

Ganz besonders bevorzugte dieser unsymmetrisch substituierten Nitroxid-Radikale RE5 sind solche, in denen 1 -2 der Substituenten X bis Χβ Bindungsstellen, die an eine der vorstehend beschriebenen Linker oder polymerisierbaren Gruppen binden, und 1 -6 der Substituenten Xi bis Xe sind Nicht-Wasserstoffatome, vorzugsweise Arylgruppen, Alkylgruppen, Cycloalkylgruppen, Cycloalkoxygruppen,

Heteroarylgruppen, Aryloxylgruppen, Aralkylgruppen und/oder Alkoxygruppen sind.

Zur Gruppe der redoxaktiven Einheit RE6 gehören substituierte Bordipyrromethene (BODIPY) und deren Derivate entsprechend folgender Struktur (vergleiche

DE102012015176, Technische Universität Braunschweig Carolo-Wilhelmina):

worin die Substituenten Xi, X ₂ , X3, X4, X5- Χβ, Xz, Z1 und Z2 unabhängig

voneinander Wasserstoffatome, Alkylgruppen, Alkenylgruppen, Alkinylgruppen, Alkylthiogruppen, Monoalkylaminogruppen, Dialkylaminogruppen, Haloalkylgruppen, Haloalkoxygruppen, Alkylcarbonylgruppen, Alkenylcarbonylgruppen, Alkinyl- carbonylgruppen, Alkylcarbonsäureestergruppen, Alkenylcarbonsäureestergruppen, Alkinylcarbonsäureestergruppen, Alkoxygruppen, Cycloalkylgruppen, Cycloalkoxy- gruppen, Arylgruppen, Heteroarylgruppen, Aryloxylgruppen, Aralkylgruppen,

Halogenatome, Cyanogruppen, Sulfonatgruppen und/oder Nitrogruppen sind, mit der Massgabe, dass eine oder zwei der Bindungsstellen Xi , X ₂ , X3, X4, s _> Χβ und X ₇ an eine der vorstehend beschriebenen Linker oder polymerisierbaren Gruppen gebunden sind,

Besonders bevorzugt sind die Substituenten Χ-ι , X2, X3. X4, X5, ΧΘ und X ₇

unabhängig voneinander Wasserstoffatome, Alkylgruppen, Alkenylgruppen,

Monoalkylaminogruppen, Dialkylaminogruppen, Haloalkylgruppen,

Haloalkoxygruppen, Alkylcarbonylgruppen, Alkylcarbonsäureestergruppen,

Alkenylcarbonsäureestergruppen, Alkoxygruppen, Cycloalkylgruppen,

Cycloalkoxygruppen, Arylgruppen, Heteroarylgruppen, Aryloxylgruppen,

Aralkylgruppen, Halogenatome, Cyanogruppen, Sulfonatgruppen und/oder

Nitrogruppen und eine oder zwei der Bindungsstellen X1 , X2, X3, X ₄ , s _> Χβ und X ₇ sind an eine der vorstehend beschriebenen Linker oder polymerisierbaren Gruppen gebunden. Besonders bevorzugt sind die Substituenten Z1 und Z ₂ unabhängig voneinander Halogenatome, ganz besonders bevorzugt Fluor, oder bevorzugt Arylgruppen, Heteroarylgruppen, Aryloxylgruppen, Aralkylgruppen, Alkenylgruppen, Alkinylgruppen. Ganz besonders bevorzugte dieser redoxaktiven Komponenten RE6 sind solche, in denen, 1-2 der Substituenten Xi bis X ₇ Bindungsstellen, die an eine der vorstehend beschriebenen Linker oder polymerisierbaren Gruppen binden, und 0-6, ganz besonders bevorzugt 0-2, der Substituenten Xi bis X Wasserstoffatome sind, und 1- 7, ganz besonders bevorzugt 5-7, der Substituenten Xi bis X ₇ Nicht-Wasserstoff- atome, vorzugsweise Alkylgruppen, Alkenylgruppen, Monoalkylaminogruppen, Dialkylaminogruppen, Haloalkylgruppen, Haloalkoxygruppen, Alkylcarbonylgruppen, Alkylcarbonsäureestergruppen, Alkenylcarbonsäureestergruppen, Alkoxygruppen, Cycloalkylgruppen, Cycloalkoxygruppen, Arylgruppen, Heteroarylgruppen,

Aryloxylgruppen, Aralkylgruppen, Halogenatome, Cyanogruppen, Sulfonatgruppen und/oder Nitrogruppen sind, und in denen 0-2 der Substituenten Zi bis Z ₂

Halogenatome sind und 0-2 der Substituenten Zi bis Z ₂ sind Wasserstoffatome oder Nicht-Wasserstoffatome, vorzugsweise Arylgruppen, Heteroarylgruppen,

Aryloxylgruppen, Aralkylgruppen, Alkenylgruppen oder Alkinylgruppen.

In der folgenden Beschreibung definiert sich n als normal, i als iso, s als sekundär, t als tertiär, c als cyclo, m als meta, p als para und o als ortho .

In dieser Beschreibung kann eine Alkylgruppe sowohl verzweigt als auch

unverzweigt sein. Eine Alkylgruppe besteht typischerweise aus einem bis zu dreißig Kohlenstoffatomen, bevorzugt aus einem bis zu zwanzig Kohlenstoffatomen.

Beispiele für eine Alkylgruppe sind: Methylgruppe, Ethylgruppe, Propylgruppe, Isopropylgruppe, n-Butylgruppe, sec-Butylgruppe, ierf.-Butylgruppe, Pentylgruppe, n- Hexylgruppe, n-Heptylgruppe, 2-Ethylhexylgruppe, n-Octylgruppe, n-Nonylgruppe, n- Decylgruppe, n-Undecylgruppe, n-Dodecylgruppe, n-Tridecylgruppe, n- Tetradecylgruppe, n-Pentadecylgruppe, n-Hexadecylgruppe, n-Heptadecylgruppe, n- Octadecylgruppe, n-Nonadecylgruppe oder Eicosylgruppe. Besonders bevorzugt sind Alkylgruppen mit einem bis sechs Kohlenstoffatomen.

In dieser Beschreibung kann eine Alkenylgruppe sowohl verzweigt als auch unverzweigt sein. Eine Alkenylgruppe besteht typischerweise aus zwei bis zu dreißig Kohlenstoffatomen, bevorzugt aus zwei bis zwanzig Kohlenstoffatomen. Alkenylgruppen besitzen typischerweise eine ungesättigte ethenylische Doppelbindung, der restliche Anteil der Alkenylgruppe ist gesättigt. Zwei oder mehrere ethenylische ungesättigte Doppelbindungen sind möglich. Besonders bevorzugt ist die ungesättigte ethenylische Doppelbindung an der alpha-Position der Alkenylgruppe. Beispiele für Alkenylgruppen sind: Vinylgruppe, Allylgruppe,

Propenylgruppe, Isopropenylgruppe, n-Butenylgruppe, sec.-Butenylgruppe,

Pentenylgruppe, n-Hexenylgruppe, n-Heptenylgruppe, 2-Ethylhexenylgruppe, n- Octenylgruppe, n-Nonenylgruppe, n-Decenylgruppe, n-Undecenylgruppe, n- Dodecenylgruppe, n-Tridecenylgruppe, n-Tetradecenylgruppe, n- Pentadecenylgruppe, n-Hexadecenylgruppe, n-Heptadecenylgruppe, n- Octadecenylgruppe, n-Nonadecenylgruppe oder Eicosenylgruppe. Bevorzugt sind Alkenylgruppen mit zwei bis drei Kohlenstoffatomen; besonderes bevorzugt sind Vinylgruppen und Allylgruppen.

In dieser Beschreibung kann eine Alkinylgruppe sowohl verzweigt als auch unverzweigt sein. Eine Alkinylgruppe besteht typischerweise aus zwei bis zu dreißig Kohlenstoffatomen, bevorzugt aus zwei bis zwanzig Kohlenstoffatomen.

Alkinylgruppen besitzen typischerweise eine ungesättigte ethinylische

Dreifachbindung, der restliche Anteil der Alkinylgruppe ist gesättigt. Zwei oder mehrere ethinylische ungesättigte Dreifachbindungen sind möglich, aber nicht bevorzugt. Besonders bevorzugt ist die ungesättigte ethinylische Doppelbindung an der alpha-Position der Alkinylgruppe. Beispiele für Alkinylgruppen sind:

Ethinylgruppe, Propinylgruppe, Butinylgruppe, Pentinylgruppe, n-Hexinylgruppe, n- Heptinylgruppe, 2-Ethylhexinylgruppe, n-Octyinlgruppe, n-Noninylgruppe, n-Decinyl- gruppe, n-Undecinylgruppe, n-Dodecinylgruppe, n-Tridecinylgruppe, n-Tetradecinyl- gruppe, n-Pentadecinylgruppe, n-Hexadecinylgruppe, n-Heptadecinylgruppe, n- Octadecinylgruppe, n-Nonadecinylgruppe oder Eicosinylgruppe. Bevorzugt sind Alkinylgruppen mit zwei Kohlenstoffatomen.

In dieser Beschreibung kann eine Alkylthiogruppe sowohl verzweigt als auch unverzweigt sein. Eine Alkylthiogruppe besteht typischerweise aus einem bis zu dreißig Kohlenstoffatomen und einem oder mehreren Schwefelatomen, die kovalent an zwei Kohlenstoffatomen der Kette gebunden sind, bevorzugt aus einem bis zwanzig Kohlen stoff atomen und einem Schwefelatom. Beispiele für Alkylthiogruppen sind: Methylthiogruppe, Ethylthiogruppe, n-Propylthiogruppe, i-Propylthiogruppe, n- Butylthiogruppe, s-Butylthiogruppe, t-Butylthiogruppe, n-Pentylthiogruppe, 1- Methylbutylthiogruppe, 2-Methylbutylthiogruppe, 3-Methylbutylthiogruppe, 1 ,1- Dimethylpropylthiogruppe, 2,2-Dimethylpropylthiogruppe, n-Hexylthiogruppe, 1- Methylpentylthiogruppe, 2-Methylpentylthiogruppe, 1 ,1-Dimethylbutylthiogruppe, 1- Ethylbutylthiogruppe, 1 , ,2-Trimethylpropylthiogruppe, n-Heptylthiogruppe, n- Octylthiogruppe, 2-Ethylhexylthiogruppe, n-Nonylthiogruppe, n-Decylthiogruppe, n- Dodecylthiogruppe.

In dieser Beschreibung kann eine Monoalkylaminogruppe sowohl verzweigt als auch unverzweigt sein. Eine Monoalkylaminogruppe besteht typischerweise aus einem bis zu dreißig Kohlenstoffatomen und einem oder mehreren Stickstoffatomen, die kovalent an zwei Kohlenstoffatomen der Kette gebunden sind, bevorzugt aus einem bis zwanzig Kohlenstoffatomen und einem Stickstoffatom. Beispiele für Monoalkylaminogruppen sind: Methylaminogruppe, Ethylaminogruppe, n-Propyl- aminogruppe, i-Propylaminogruppe, c-Propylaminogruppe, n-Butylaminogruppe, i- Butylaminogruppe, s-Butylaminogruppe, t-Butylaminogruppe, c-Butylaminogruppe, 1 -Methyl-c-propylaminogruppe, 2-Methyl-c-propylaminogruppe, n-Pentyiamino- gruppe, 1-Methyl-n-butylaminogruppe, 2-Methyl-n-butylaminogruppe, 3-Methyl-n- butylaminogruppe, 1 ,1-Dimethyl-n-propylaminogruppe, 1 ,2-Dimethyl-n-propylamino- gruppe, 2,2-Dimethyl-n-propylaminogruppe, 1-Ethyl-n-propylaminogruppe, c- Pentylaminogruppe, 1-Methyl-c-butylaminogruppe, 2-Methyl-c-butylaminogruppe, 3- Methyl-c-butylaminogruppe, 1 ,2-Dimethyl-c-Propylaminogruppe, 2,3-Dimethyl-c- propylaminogruppe, 1-Ethyl-c-propylaminogruppe, 2-Ethyl-c-propylaminogruppe, n- Hexylaminogruppe, 1 -Methyl-n-pentylaminogruppe, 2-Methyl-n-pentylaminogruppe, 3-Methyl-n-pentylaminogruppe, 4-Methyl-n-pentylaminogruppe, 1 , 1 -Dimethyl-n- butylaminogruppe, 1 ,2-Dimethyl-n-butylaminogruppe, 1 ,3-Dimethyl- n- butylaminogruppe, 2,2-Dimethyl-n-butylaminogruppe, 2,3-Dimethyl-n- butylaminogruppe, 3,3-Dimethyl-n-butylaminogruppe, 1-Ethyl-n-butylaminogruppe, 2- Ethyl-n-butylaminogruppe, 1 ,1 ,2-Trimethyl-n-propylaminogruppe, ,2,2-Trimethyl-n- propylaminogruppe, 1 -Ethyl-1 -methyl-n-propylaminogruppe, 1 -Ethyl-2-methyl-n- propylaminogruppe, c-Hexylaminogruppe, 1-Methyl-c-pentylaminogruppe, 2-Methyl- c-pentylaminogruppe, 3-Methyl-c-pentylaminogruppe, 1 -Ethyl-c-butylaminogruppe, 2-Ethyl-c-butylaminogruppe, 3-Ethyl-c-butylaminogruppe, 1 ,2-Dimethyl-c- butylaminogruppe, 1 ,3-Dimethyl-c-butylaminogruppe, 2,2-Dimethyl-c-butylamino- gruppe, 2,3-Dimethyl-c-butylaminogruppe, 2,4-Dimethyl-c-butylaminogruppe, 3,3- Dimethyl-c-butylaminogruppe, 1 -n-Propyl-c-propylaminogruppe, 2-n-Propyl-c- Propylaminogruppe, 1 -i-Propyl-c-Propylaminogruppe, 2-i-Propyl-c-propylamino- gruppe, 1 ,2,2-Trimethyl-c-propylaminogruppe, 1 ,2,3-Trimethyl-c-propylaminogruppe, 2,2,3-Trimethyl-c-propylaminogruppe, 1 -Ethyl-2-methyl-c-propylaminogruppe, 2- Ethyl-1 -methyl-c-propylaminogruppe, 2-Ethyl-2-methyl-c-propylaminogruppe, 2- Ethyl-3-methyl-c-propylaminogruppe.

In dieser Beschreibung kann eine Dialkylaminogruppe sowohl verzweigt als auch unverzweigt sein. Eine Dialkylaminogruppe besteht typischerweise aus einem bis zu dreißig Kohlenstoffatomen und einem oder mehreren Stickstoffatomen, die kovalent an drei Kohlenstoffatomen der Kette gebunden sind, bevorzugt aus einem bis zwanzig Kohlenstoffatomen und einem Stickstoffatom. Beispiele für Dialkylamino- gruppen sind: Di-i-propylaminogruppe, Di-c-propylaminogruppe, Di-n- butylaminogruppe, Di-i-butylaminogruppe, Di-s-butylaminogruppe, Di-t- butylaminogruppe, Di-c-butylaminogruppe, Di-(1-methyl-c-propyl)aminogruppe, Di- (2-methyl-c-propyl)aminogruppe, Di-n-pentylaminogruppe, Di-(1-methyl-n- butyl)aminogruppe, Di-(2-methyl-n-butyl)aminogruppe, Di-(3-methyl-n-butyl)amino- gruppe, Di-(1 ,1-dimethyl-n-propyl)aminogruppe, Di-(1 ,2-dimethyl-n-propyl)amino- gruppe, Di-(2,2-dimethyl-n-propyl)aminogruppe, Di-(1-ethyl-n-propyl)aminogruppe, Di-c-pentylaminogruppe, Di-(1-methyl-c-butyl)aminogruppe, Di-(2-methyl-c-butyl)- aminogruppe, Di-(3-methyl-c-butyl)aminogruppe, Di-(1 ,2-dimethyl-c-propyl)amino- gruppe, Di-(2,3-dimethyl-c-propyl)aminogruppe, Di-(l-ethyl-c-propyl) aminogruppe, Di-(2-ethyl-c-propyl)aminogruppe, Di-n-hexylaminogruppe, Di-(1-methyl-n- pentyl)aminogruppe, Di-(2-methyl-n-pentyl)aminogruppe, Di-(3-methyl-n- pentyl)amino gruppe, Di-(4-methyl-n-pentyl)aminogruppe, Di-(1 ,1-dimethyl-n- butyl)aminogruppe, Di-(1 ,2-dimethyl-n-butyl)aminogruppe, Di-(1 ,3-dimethyl-n- butyl)aminogruppe.

In dieser Beschreibung kann eine Haloalkylgruppe sowohl verzweigt als auch unverzweigt sein. Eine Haloalkylgruppe besteht typischerweise aus einem bis zu dreißig Kohlenstoffatomen, die wiederum unabhängig voneinander mit einem oder mehreren Halogenatomen substituiert sein können, bevorzugt aus einem bis zwanzig Kohlenstoffatomen. Beispiele für Halogenatome sind Fluoratom, Chloratom, Bromatom und lodatom. Bevorzugt sind das Fluoratom und das Chloratom.

Beispiele für Haloalkylgruppen sind: Trifluoromethylgruppe, Difluoromethoxygruppe, Trifluoromethoxy-gruppe, Bromodifluoromethoxygruppe, 2-Chloroethoxygruppe, 2- Bromoethoxygruppe, 1 ,1-Difluoroethoxygruppe, 2,2,2-Trifluoroethoxygruppe, 1 ,1 ,2,2- Tetrafluoroethoxygruppe, 2-Chloro-1 ,1 ,2-trifluoroethoxygruppe, Pentafluoro- ethoxygruppe, 3-Bromopropoxygruppe, 2,2,3,3-Tetrafluoropropoxygruppe,

1 ,1 ,2,3,3,3-Hexafluoropropoxygruppe, 1 ,1 ,1 ,3,3,3-Hexafluoropropoxygruppe, 3- Bromo-2-methylpropoxygruppe, 4-Bromobutoxygruppe, Perfluoropentyloxygruppe.

In dieser Beschreibung kann eine Haloalkoxygruppe sowohl verzweigt als auch unverzweigt sein. Eine Haloalkoxygruppe besteht typischerweise aus einem

Sauerstoffatom, an dem eine Kette, bestehend aus einem bis zu dreißig

Kohlenstoffatomen, kovalent gebunden ist und die sowohl verzweigt, als auch unverzweigt sein kann sowie deren Kohlenstoffatome wiederum unabhängig voneinander mit einem oder mehreren Halogenatomen substituiert sein können. Bevorzugt besteht diese Kette aus einem bis zwanzig Kohlenstoffatomen. Beispiele für Halogenatome sind Fluoratom, Chloratom, Bromatom und lodatom. Bevorzugt sind das Fluoratom und das Chloratom. Beispiele für Haloalkoxylgruppen sind:

Difluoromethoxylgruppe, Trifluoromethoxylgruppe, Bromodifluoromethoxylgruppe, 2- Chloroethoxylgruppe, 2-Bromoethoxylgruppe, 1 ,1-Difluoroethoxylgruppe, 2,2,2- Trifluoroethoxylgruppe, 1 ,1 ,2,2-Tetrafluoroethoxylgruppe, 2-Chloro-1 ,1 ,2-trifluoro- ethoxylgruppe, Pentafluoroethoxylgruppe, 3-Bromopropoxylgruppe, 2,2,3,3- Tetrafluoropropoxylgruppe, 1 , 1 ,2,3,3,3-Hexafluoropropoxylgruppe, 1 ,1 ,1 ,3,3,3- Hexafluoropropoxylgruppe, 3-Bromo-2-methylpropoxylgruppe, 4-Bromobutoxyl- gruppe, Perfluoropentoxylgruppe.

Eine Alkylcarbonylgruppe besteht in dieser Beschreibung typischerweise aus einem Karbonylkohlenstoff, an dem eine Alkylgruppe, bestehend aus einem bis zu dreißig Kohlenstoffatomen, kovalent gebunden ist und die sowohl verzweigt, als auch unverzweigt sein kann. Bevorzugt besteht diese Kette aus einem bis zwanzig Kohlenstoffatomen. Beispiele für Alkylkarbonylgruppen sind: Methylcarbonylgruppe, Ethylcarbonylgruppe, n-Propylcarbonylgruppe, i-Propylcarbonylgruppe, c- Propylcarbonylgruppe, n-Butylcarbonylgruppe, i-Butylcarbonylgruppe, s- Butylcarbonylgruppe, t-Butylcarbonylgruppe, c-Butylcarbonylgruppe, 1 -Methyl-c- propylcarbonylgruppe, 2-Methyl-c-propylcarbonylgruppe, n-Pentylcarbonylgruppe, 1- Methyl-n-butylcarbonylgruppe, 2-Methyl-n-butylcarbonylgruppe, 3-Methyl-n- butylcarbonylgruppe, 1 ,1-Dimethyl-n-propylcarbonylgruppe, 1 ,2-Dimethyl- n- propylcarbonylgruppe, 2,2-Dimethyl-n-propylcarbonylgruppe, 1 -Ethyl-n-propylcar- bonylgruppe, c-Pentylcarbonylgruppe, 1-Methyl-c-butylcarbonylgruppe, 2-Methyl-c- butylcarbonylgruppe, 3-Methyl-c-butylcarbonylgruppe, 1 ,2-Dimethyl-c-propylcar- bonylgruppe, 2,3-Dimethyl-c-propylcarbonylgruppe, 1 -Ethyl-c-propylcarbonylgruppe, 2-Ethyl-c-propylcarbonylgruppe, n-Hexylcarbonylgruppe. 1 -Methyl-n-pentylcarbonylgruppe, 2-Methyl-n-pentylcarbonylgruppe, 3-Methyl-n-pentylcarbonylgruppe, 4- Methyl-n-pentylcarbonylgruppe, 1 ,1-Dimethyl-n-butylcarbonylgruppe, 1 ,2-Dimethyl-n- butylcarbonylgruppe, 1 ,3-Dimethyl-n-butylcarbonylgruppe, 2,2-Dimethyl-n- butylcarbonylgruppe, 2,3-Dimethyl-n-butylcarbonylgruppe, 3,3-Dimethyl-n- butylcarbonylgruppe, 1-Ethyl-n-butylcarbonylgruppe, 2-Ethyl-n-butylcarbonylgruppe.

Eine Alkenylcarbonylgruppe in dieser Beschreibung besteht typischerweise aus einem Karbonylkohlenstoff, an dem eine Alkenylgruppe, bestehend aus zwei bis zu dreißig Kohlenstoffatomen, kovalent gebunden ist und die sowohl verzweigt, als auch unverzweigt sein kann. Bevorzugt besteht diese Kette aus zwei bis zwanzig Kohlenstoffatomen. Beispiele für Alkenylkarbonylgruppen sind:

Ethenylcarbonylgruppe, 1-Propenylcarbonylgruppe, 2-Propenylcarbonylgruppe, 1- Methyl-1 -ethenylcarbonylgruppe, 1 -Butenylcarbonylgruppe, 2-Butenylcarbonyl- gruppe, 3-Butenylcarbonylgruppe, 2-Methyl-1-propenylcarbonylgruppe, 2-Methyl-2- propenylcarbonylgruppe, 1 -Ethylethenylcarbonylgruppe, 1 -Methyl-1 -propenyl- carbonylgruppe, 1-Methyl-2-propenylcarbonylgruppe, 1-Pentenylcarbonylgruppe, 2- Pentenylcarbonylgruppe, 3-Pentenylcarbonylgruppe, 4-Pentenylcarbonylgruppe, 1-n- Propylethenylcarbonylgruppe, 1 -Methyl-1 -butenylcarbonylgruppe, 1 -Methyl-2- butenylcarbonylgruppe, 1 -Methyl-3-butenylcarbonylgruppe, 2-Ethyl-2-propenylcar- bonylgruppe, 2-Methyl-1 -butenylcarbonylgruppe, 2-Methyl-2-Butenylcarbonylgruppe, 2-Methyl-3-butenylcarbonylgruppe, 3-Methyl-1 -butenylcarbonylgruppe, 3-Methyl-2- butenylcarbonylgruppe, 3-Methyl-3-butenylcarbonylgruppe, 1 ,1 -Dimethyl-2- propenylcarbonylgruppe, 1-i-Propylethenylcarbonylgruppe, 1 ,2-Dimethyl-1- propenylcarbonylgruppe, 1 ,2-Dimethyl-2-propenylcarbonylgruppe, 1-c-Pentenyl- carbonylgruppe, 2-c-Pentenylcarbonylgruppe, 3-c-Pentenylcarbonylgruppe, 1- Hexenylcarbonylgruppe, 2-Hexenylcarbonylgruppe, 3-Hexenylcarbonylgruppe, 4- Hexenylcarbonylgruppe, 5-Hexenylcarbonylgruppe, 1-Methyl-1- pentenylcarbonylgruppe, 1 -Methyl-2-Pentenylcarbonylgruppe, 1 -Methyl-3- pentenylcarbonylgruppe, 1 -Methyl-4-Pentenylcarbonylgruppe, 1 -n-Butylethenylcar- bonylgruppe, 2-Methyl-1 -pentenylcarbonylgruppe, 2-Methyl-2-pentenylcarbonyl- gruppe, 2-Methyl-3-pentenylcarbonylgruppe, 2-Methyl-4-pentenylcarbonylgruppe, 2- n-Propyl-2-propenylcarbonylgruppe, 3-Methyl-1 -pentenylcarbonylgruppe, 3-Methyl-2- pentenylcarbonylgruppe.

Eine Alkinylcarbonylgruppe besteht in dieser Beschreibung typischerweise aus einem Karbonylkohlenstoff, an dem eine Alkinylgruppe, bestehend aus zwei bis zu dreißig Kohlenstoffatomen, kovalent gebunden ist und die sowohl verzweigt, als auch unverzweigt sein kann. Bevorzugt besteht diese Kette aus zwei bis zwanzig Kohlenstoffatomen. Beispiele für Alkinylkarbonylgruppen sind:

Ethinylcarbonylgruppe, 1-Propinylcarbonylgruppe, 2-Propinylcarbonylgruppe, 1- Butinylcarbonylgruppe, 2-Butinylcarbonylgruppe, 3-Butinylcarbonylgruppe, 1-Methyl- 2-propinylcarbonylgruppe, 1-Pentinylcarbonylgruppe, 2-Pentinylcarbonylgruppe, 3- Pentinylcarbonylgruppe, 4-Pentinylcarbonylgruppe, 1 -Methyl-2- butinylcarbonylgruppe, 1 -Methyl-3-butinylcarbonylgruppe, 2-Methyl-3- butinylcarbonylgruppe, 3-Methyl-1 -Butinylcarbonylgruppe, 1 ,1 -Dimethyl- 2-propinyl- carbonylgruppe, 2-Ethyl-2-propinylcarbonylgruppe, 1-Hexynilcarbonylgruppe, 2- Hexynilcarbonylgruppe, 3-Hexynilcarbonylgruppe, 4-Hexynilcarbonylgruppe, 5- Hexynilcarbonylgruppe, 1 -Methyl-2-pentinylcarbonylgruppe, 1 -Methyl-3- pentinylcarbonylgruppe, 1 -Methyl-4-pentinylcarbonylgruppe, 2-Methyl-3- pentinylcarbonylgruppe, 2-Methyl-4-pentinylcarbonylgruppe, 3-Methyl-1 - pentinylcarbonylgruppe, 3-Methyl-4-pentinylcarbonylgruppe, 4-Methyl-1 - pentinylcarbonylgruppe, 4-Methyl-2-pentinylcarbonylgruppe, 1 ,1-Dimethyl-2- butinylcarbonylgruppe, 1 ,1-Dimethyl-3-butinylcarbonylgruppe, 1 ,2-Dimethyl- 3- butinylcarbonylgruppe, 2,2-Dimethyl-3-butinylcarbonylgruppe, 3,3-Dimethyl-1 -butinyl- carbonylgruppe, 1 -Ethyl-2-butinylcarbonylgruppe, 1 -Ethyl-3-butinylcarbonylgruppe.

Eine Alkylcarbonsäureestergruppe besteht in dieser Beschreibung typischerweise aus einem Carbonsäureester, an dem eine Alkylgruppe, bestehend aus einem bis zu dreißig Kohlenstoffatomen, kovalent gebunden ist und die sowohl verzweigt, als auch unverzweigt sein kann. Bevorzugt besteht diese Kette aus einem bis zwanzig Kohlenstoffatomen. Beispiele für Alkylcarbonsäureestergruppen sind:

Methylcarbonsäureestergruppe, Ethylcarbonsäureestergruppe, n- Propylcarbonsäureestergruppe, i-Propylcarbonsäureestergruppe, c-Propylcar- bonsäureestergruppe, n-Butylcarbonsäureestergruppe, i-Butylcarbonsäure- estergruppe, s-Butylcarbonsäureestergruppe, t-Butylcarbonsäureestergruppe, c- Butylcarbonsäureestergruppe, 1 -Methyl-c-propylcarbonsäureestergruppe, 2-Methyl- c-propylcarbonsäureestergruppe, n-Pentylcarbonsäureestergruppe, 1 -Methyl-n- butylcarbonsäureestergruppe, 2-Methyl-n-butylcarbonsäureestergruppe, 3-Methyl-n- butylcarbonsäureestergruppe, 1 ,1-Dimethyl- n-propylcarbonsäureestergruppe, 1 ,2- Dimethyl-n-propylcarbonsäureestergruppe, 2,2-Dimethyl-n-propylcarbonsäure- estergruppe, 1 -Ethyl-n-propylcarbonsäureestergruppe, c-Pentylcarbonsäure- estergruppe, 1 -Methyl-c-butylcarbonsäureestergruppe, 2-Methyl-c-butylcarbonsäure- estergruppe, 3-Methyl-c-butylcarbonsäureestergruppe, 1 ,2-Dimethyl-c-propylcarbon- säureestergruppe, 2,3-Dimethyl-c-propylcarbonsäureestergruppe, 1-Ethyl-c-pro- pylcarbonsäureestergruppe, 2-Ethyl-c-propylcarbonsäureestergruppe, n- Hexylcarbonsäureestergruppe. 1 -Methyl-n-pentylcarbonsäureestergruppe, 2-Methyl- n-pentylcarbonsäureestergruppe, 3-Methyl-n-pentylcarbonsäureestergruppe, 4- Methyl-n-pentylcarbonsäureestergruppe, ,1 -Dimethyl-n-butylcarbonsäure- estergruppe, 1 ,2-Dimethyl-n-butylcarbonsäureestergruppe, 1 ,3-Dimethyl-n- butylcarbonsäureestergruppe, 2,2-Dimethyl-n-butylcarbonsäureestergruppe, 2,3- Dimethyl-n-butylcarbonsäureester-gruppe, 3,3-Dimethyl- n-butylcarbonsäure- estergruppe, 1-Ethyl-n-butylcarbonsäureestergruppe, 2-Ethyl-n-butylcarbonsäure- estergruppe.

Eine Alkenylcarbonsäureestergruppe besteht in dieser Beschreibung typischerweise aus einem Carbonsäureester, an dem eine Alkenylgruppe, bestehend aus zwei bis zu dreißig Kohlenstoffatomen, kovalent gebunden ist und die sowohl verzweigt, als auch unverzweigt sein kann. Bevorzugt besteht diese Kette aus zwei bis zwanzig Kohlenstoffatomen. Beispiele für Alkenylcarbonsäureestergruppen sind:

Ethenylcarbonsäureestergruppe, 1 -Propenylcarbonsäureestergruppe, 2- Propenylcarbonsäureestergruppe, 1 -Methyl-1 -ethenylcarbonsäureestergruppe, 1 - Butenylcarbonsäureestergruppe, 2-Butenylcarbonsäureestergruppe, 3- Butenylcarbonsäureestergruppe, 2-Methyl-1 -propenylcarbonsäureestergruppe, 2- Methyl-2-propenylcarbonsäureestergruppe, 1-Ethylethenylcarbonsäureestergruppe,

1 - Methyl-1 -propenylcarbonsäureestergruppe, 1-Methyl-2-propenylcarbonsäure- estergruppe, 1 -Pentenylcarbonsäureestergruppe, 2-Pentenylcarbonsäureester- gruppe, 3-Pentenylcarbonsäureestergruppe, 4-Pentenylcarbonsäureestergruppe, 1 - n-Propylethenylcarbonsäureestergruppe, 1 -Methyl-1 -butenylcarbonsäureestergruppe, 1 -Methyl-2-butenylcarbonsäureestergruppe, 1 -Methyl-3-butenylcarbon- säureestergruppe, 2-Ethyl-2-propenylcarbonsäureestergruppe, 2-Methyl-1 - butenylcarbonsäureestergruppe, 2-Methyl-2-Butenylcarbonsäureestergruppe, 2- Methyl-3-butenylcarbonsäureestergruppe, 3-Methyl-1 -butenylcarbonsäureestergruppe, 3-Methyl-2-butenylcarbonsäureestergruppe, 3-Methyl-3-butenylcarbonsäure- estergruppe, 1 ,1-Dimethyl-2-propenylcarbonsäureestergruppe, 1 -i-Propylethenyl- carbonsäureestergruppe, 1 ,2-Dimethyl-1 -propenylcarbonsäureestergruppe, ,2- Dimethyl-2-propenylcarbonsäureestergruppe, 1-c-Pentenylcarbonsäureestergruppe,

2- c-Pentenylcarbonsäureestergruppe, 3-c-Pentenylcarbonsäureestergruppe, 1 - Hexenylcarbonsäureestergruppe, 2-Hexenylcarbonsäureestergruppe, 3- Hexenylcarbonsäureestergruppe, 4-Hexenylcarbonsäureestergruppe, 5- Hexenylcarbonsäureestergruppe, 1 -Methyl-1 -pentenylcarbonsäureestergruppe, 1 - Methyl-2-Pentenylcarbonsäureestergruppe, 1-Methyl-3-pentenylcarbonsäureester- gruppe, 1 -Methyl-4-Pentenylcarbonsäure-estergruppe, 1 -n-Butylethenylcarbonsäure- estergruppe, 2-Methyl-1 -pentenylcarbonsäureestergruppe, 2-Methyl-2- pentenylcarbonsäureestergruppe, 2-Methyl-3-pentenylcarbonsäureestergruppe, 2- Methyl-4-pentenylcarbonsäureestergruppe, 2-n-Propyl-2- propenylcarbonsäureestergruppe, 3-Methyl-1 -pentenylcarbonsäureestergruppe, 3- Methyl-2-pentenylcarbonsäureestergruppe. Eine Alkinylcarbonsäureestergruppe besteht in dieser Beschreibung typischerweise aus einem Carbonsäureester, an dem eine Alkinylgruppe, bestehend aus zwei bis zu dreißig Kohlenstoffatomen, kovalent gebunden ist und die sowohl verzweigt, als auch unverzweigt sein kann. Bevorzugt besteht diese Kette aus zwei bis zwanzig Kohlenstoffatomen. Beispiele für eine Alkinylcarbonsäureestergruppen sind:

Ethinylcarbonsäureestergruppe, 1 -Propinylcarbonsäureestergruppe, 2- Propinylcarbonsäureestergruppe, 1 -Butinylcarbonsäureestergruppe, 2- Butinylcarbonsäureestergruppe, 3-Butinylcarbonsäureestergruppe, 1 -Methyl-2- propinylcarbonsäureestergruppe, 1 -Pentinylcarbonsäureestergruppe, 2-Penti- nylcarbonsäureestergruppe, 3-Pentinylcarbonsäureestergruppe, 4-Pentinylcar- bonsäureestergruppe, 1-Methyl-2-butinylcarbonsäureestergruppe, 1 -Methyl-3- butinylcarbonsäureestergruppe, 2-Methyl-3-butinylcarbonsäureestergruppe, 3- Methyl-1 -Butinylcarbonsäureestergruppe, 1 ,1-Dimethyl- 2-propinylcarbon- säureestergruppe, 2-Ethyl-2-propinylcarbonsäureestergruppe, 1 -Hexynilcarbon- säureestergruppe, 2-Hexynilcarbonsäureestergruppe, 3-Hexynilcarbon- säureestergruppe, 4-Hexynilcarbonsäureestergruppe, 5-Hexynilcarbonsäure- estergruppe, 1 -Methyl-2-pentinylcarbonsäureestergruppe, 1 -Methyl-3-penti- nylcarbonsäureestergruppe, 1 -Methyl-4-pentinylcarbonsäureestergruppe, 2-Methyl- 3-pentinylcarbonsäureestergruppe, 2-Methyl-4-pentinylcarbonsäureestergruppe, 3- Methyl-1 -pentinylcarbonsäureestergruppe, 3-Methyl-4-pentinylcarbonsäure- estergruppe, 4-Methyl-1 -pentinylcarbonsäureestergruppe, 4-Methyl-2- pentinylcarbonsäureestergruppe, 1 ,1-Dimethyl-2-butinylcarbonsäureestergruppe, 1 ,1-Dimethyl-3-butinylcarbonsäureestergruppe, 1 ,2-Dimethyl-3-butinylcarbon- säureestergruppe, 2,2-Dimethyl-3-butinylcarbonsäureestergruppe, 3,3-Dimethyl-1 - butinylcarbonsäureestergruppe, 1 -Ethyl-2-butinylcarbonsäureestergruppe, 1 -Ethyl-3- butinylcarbonsäureestergruppe.

In dieser Beschreibung kann eine Alkoxygruppe aus einer Alkyleinheit bestehen, die sowohl verzweigt als auch unverzweigt sein kann. Eine Alkoxygruppe besteht typischerweise aus einem bis zu tausend Kohlenstoffatomen, bevorzugt aus einem bis zehntausend Kohlenstoffatomen. Eine Alkoxygruppe besteht weiterhin typischerweise aus einem bis zu tausend Sauerstoffatomen, bevorzugt aus einem bis zweihundert Sauerstoffatomen. Beispiele für Alkoxygruppen sind: Methoxygruppe, Ethoxygruppe, Isopropoxygruppe, n-Butoxygruppe, sec.-Butoxygruppe, tert.- Butoxygruppe, Pentyloxygruppe, n-Hexyloxygruppe, n-Heptyloxygruppe, 2- Ethylhexyloxygruppe, n-Octyloxygruppe, n-Nonyloxygruppe, n-Decyloxygruppe, n- Tridecyloxygruppe, n-Tetradecyloxygruppe, n-Pentadecyloxygruppe, n- Hexadecyloxygruppe, n-Octadecyloxygruppe, Eicosyloxygruppe,

Diethylenglycolgruppe, Triethylenglycolgruppe, Polyethyleneglykolgruppen oder Polyethylenoxidgruppen.

Bevorzugt sind Alkoxygruppen mit einem bis zu sechs Kohlenstoffatomen und einem bis zu vier Sauerstoffatomen in der Alkyleinheit sowie Polyethylenglykolgruppen und Polyethylenoxidgruppen, welche über fünfundzwanzig bis fünfhundert

Kohlenstoffatome und fünfzehn bis zu vierhundert Sauerstoffatome in der

Alkyleinheit aufweisen.

Eine Cycloalkylgruppe, wie in dieser Beschreibung beschrieben, ist typischerweise eine cyclische Gruppe, bestehend aus fünf, sechs oder sieben Kohlenstoffatomen, die jeweils unabhängig voneinander substituiert sein können. Beispiele hierzu sind Alkylgruppen oder zwei Alkylgruppen, die zusammen mit den Ringkohlenstoffen, an denen sie gebunden sind, einen weiteren Ring bilden. Ein Beispiel für eine

Cycloalkylgruppe ist eine Cyclohexylgruppe.

Eine Cycloalkoxygruppe, wie in dieser Beschreibung beschrieben, ist

typischerweise eine cyclische Gruppe, bestehend aus fünf, sechs oder sieben Kohlenstoffatomen von denen minderstens eines kovalent an einem Sauerstoffatom gebunden ist. Diese Ringkohlenstoffatome können jeweils unabhängig voneinander substituiert sein, beispielsweise mit Alkylgruppen oder zwei Alkylgruppen, die zusammen mit den Ringkohlenstoffen an denen sie gebunden sind, einen weiteren Ring bilden. Ein Beispiel für eine Cycloalkoxygruppe ist eine Cyclohexyloxygruppe.

Eine Arylgruppe, wie in dieser Beschreibung beschrieben, ist typischerweise eine cyclische aromatische Gruppe, bestehend aus fünf bis vierzehn Kohlenstoffatomen, die jeweils unabhängig voneinander substituiert sein können. Beispiele hierzu sind Alkylgruppen oder zwei Alkylgruppen, die zusammen mit den Ringkohlenstoffen, an denen sie gebunden sind, einen weiteren Ring bilden. Beispiele für eine Arylgruppe sind Phenylgruppe, o-Biphenylylgruppe, m-Biphenylylgruppe, p-Biphenylylgruppe, 1- Anthrylgruppe, 2-Anthrylgruppe, 9-Anthrylgruppe, 1-Phenantolylgruppe, 2- Phenantolylgruppe, 3-Phenantolylgruppe, 4-Phenantolylgruppe, 9- Phenantolylgruppe.

Eine Heteroarylgruppe, wie in dieser Beschreibung beschrieben, ist typischerweise eine cyclische aromatische Gruppe bestehend aus vier bis zehn Kohlenstoffatomen und mindestens einem Ringheteroatom, die jeweils unabhängig voneinander substituiert sein können. Beispiele hierzu sind Alkylgruppen, oder zwei Alkylgruppen die zusammen mit den Ringkohlenstoffen an denen sie gebunden sind einen weiteren Ring bilden. Beispiele für Heteroatome sind hierbei ein Sauerstoffatom, Stickstoffatom, Phosphoratom, Boratom, Selenatom oder ein Schwefelatom.

Beispiele für eine Heteroarylgruppe sind Furylgruppe, Thienylgruppe, Pyrrolylgruppe oder Imidazolylgruppe.

Eine Aryloxylgruppe, wie in dieser Beschreibung beschrieben, ist typischerweise eine Arylgruppe, wobei Aryl zuvor bereits definiert wurde, die kovalent an ein

Sauerstoffatom gebunden ist. Beispiele für eine Aryloxylgruppe sind Phenyloxyl oder Naphthyloxyl.

Eine Aralkylgruppe, wie in dieser Beschreibung beschrieben, ist typischerweise eine Arylgruppe, wobei Aryl zuvor bereits definiert wurde, die kovalent an eine

Alkylgruppe gebunden ist. Diese Gruppe kann beispielsweise mit Alkylgruppen oder Halogenatomen substituiert sein. Ein Beispiel für eine Aralylgruppe ist Benzyl.

In dieser Beschreibung kann ein Halogenatom ein kovalent gebundenes Fluor-, Chlor-, Brom- oder lodatom sein.

Die redoxaktive Komponenten enthaltenden Polymeren können als lineare Polymere oder als verzweigte Polymere oder als hyperverzweigte Polymere vorliegen, beispiels-weise als Kamm- oder Sternpolymere, Dendrimere, Leiterpolymere, ringförmige Polymere, Polycatenane oder Polyrotaxane. Vorzugsweise setzt man verzweigte und hochverzweigte Polymere ein, insbesondere Kamm- oder Sternpolymere, Dendrimere, Leiterpolymere, ringförmige Polymere, Polycatenane oder Polyrotaxane. Diese Typen zeichnen sich durch eine erhöhte Löslichkeit aus und die Viskosität der erhaltenen Lösungen ist in der Regel niedriger als bei entsprechenden linearen Polymeren.

Vorzugsweise setzt man die Polymere in gelöster Form ein. Sie können aber auch in Gelform vorliegen, insbesondere als Nano- oder Mikrogel (d.h. vernetzte gequollene Polymerpartikel), als Partikelsuspension, insbesondere Nanopartikel, als Mizellen, als Emulsion.

Die Viskosität des erfindungsgemäß eingesetzten Elektrolyten liegt typischerweise im Bereich von 1 mPas bis zu 10 ⁶ mPas, insbesondere bevorzugt 10 ² bis 10 ⁴ mPas (gemessen bei 25 °C mit einem Rotationsviskosimeter, Platte/Platte).

Die Löslichkeit der erfindungsgemäß eingesetzen redoxaktive Komponenten enthaltenden Polymeren wird durch Co-Polymerisation bzw. Funktionalisierung, z.B. mit Polyethylenglycol, Polymethacrylsäure, Polyacrylsäure, Poly-2-methyloxazolin oder Polystyrolsulfonat, verbessert.

Die Herstellung der erfindungsgemäß eingesetzen redoxaktive Komponenten enthaltenden Polymeren kann mit den üblichen Polymerisationsverfahren erfolgen. Beispiele dafür sind die Polymerisation in Substanz, die Polymerisation in Lösung, die Fällungspolymerisation oder die Emulsions- bzw. Suspensionspolymerisation sowie auch polymeranaloge Funktionalisierungen. Dem Fachmann sind diese Vorgehensweisen bekannt.

Die erfindungsgemäße Redox-Flow-Zelle kann neben den oben beschriebenen Komponenten noch weitere für solche Zellen übliche Elemente oder Komponenten enthalten.

Beispiele für Komponenten im Elektrolyten sind • redoxaktive Komponenten; dabei kann es sich um flüssige redoxaktive Polymere handeln oder um eine Lösung, Emulsion, Dispersion oder Suspension aus redoxaktiven Polymeren und Elektrolyt- Lösungsmitteln, weiterhin können die Polymere als Mikro- oder

Nanogel eingesetzt werden.

• Elektrolyt-Lösungsmittel, wie zum Beipiel Wasser, Alkohole (z.B.

Ethanol), Kohlensäureester (z.B. Propylencarbonat), Nitrile (z.B. Acetonitril), Amide (z.B. Dimethylformamid, Dimethylacetamid), Sulfoxide (z.B. Dimethylsulfoxid), Ketone (z.B. Aceton), Lactone (z.B. gamma-Butyrolacton), Lactame (z.B. N-Methyl-2-pyrrolidon), Nitroverbindungen (z.B. Nitromethan), Ether (z.B. Tetrahydrofuran), chlorierte Kohlenwasserstoffe (z.B. Dichlormethan), Carbonsäuren (z.B. Ameisensäure, Essigsäure), Mineralsäuren (z.B. Schwefelsäure, Halogenwasserstoffe bzw. Halogenwasserstoffsäuren) und deren Gemische zum Einsatz. Bevorzugt sind Wasser, Kohlensäureester (z.B. Propylencarbonat), Nitrile (z.B. Acetonitril) und deren Gemische.

• darin gelöste Leitsalze; Elektrolyt-Leitsalze sind Salze enthaltend Anionen ausgewählt aus der Gruppe Halogenidionen (Fluoridion, Chloridion, Bromidion, lodidion), Hydroxidionen, Anionen anorganischer Säuren (z. B. Phosphationen, Sulfationen, Nitrationen, Hexafluorophosphationen, Tetrafluoroborationen, Perchlorationen, Chlorationen, Hexafluoro-antimonationen, Hexafluoroarsenationen, Cyanidionen) oder Anionen organischer Säuren (z.B. Acetationen, Formiationen, Trifluoroessigsäureionen, Trifluormethansulfonation, Pentafluorethansulfonationen, Nonofluorbutansulfonationen, Butyrat- ionen, Citrationen, Fumarationen, Glutarationen, Lactationen, Malationen, Malonationen, Oxalationen, Pyruvationen, Tartrationen) sein. Besonders bevorzugt sind Halogenidionen, Hydroxidionen, Phosphationen, Sulfationen, Perchlorationen, Hexafluorophosphationen und Tetrafluoroborationen; sowie Kationen ausgewählt aus der Gruppe der Wasserstoffionen (H ⁺ ), Alkali- oder Erdalkalimetallkationen (z.B. Lithium, Natrium, Kalium, Magnesium, Calcium), sowie substituierten oder unsubstituierten Ammoniumkationen (z.B. Tetrabutylammonium, Tetramethylammonium, Tetraethylammonium), wobei die Substituenten im Allgemeinen Alkylgruppen sein können. Wasserstoff ionen, Lithiumionen, Natriumionen, Kaliumionen, Tetrabutylammoniumionen und deren Gemische sind besonders bevorzugt. Insbesondere die Leitsalze: NaCI, KCl, LiPF ₆ , LiBF ₄ , NaBF ₄ , NaPF ₆ , NaCIO ₄ , NaOH, KOH, Na ₃ P0 ₄ , K ₃ P0 ₄ , Na ₂ SO ₄ , NaS0 ₃ CF ₃ , LiS0 ₃ CF ₃ , (CH ₃ ) ₄ NOH, n-Bu ₄ NOH, (CH ₃ ) ₄ NCI, n-Bu ₄ NCI, (CH ₃ ) ₄ NBr, n- Bu ₄ NBr, n-Bu ₄ NPF ₆ , h-Bu ₄ NBF ₄ , n-Bu ₄ NCIO ₄ und deren Gemische wobei n-Bu für die n-Butylgruppe steht.

• Elektrolyt-Additive; Elektrolyt-Additive sind Tenside, welche nichtionisch, anionisch, kationisch oder amphoter sein können, besonders bevorzugt sind nichtionische Tenside (z.B. Polyalkylenglycolether, Fettalkoholpropoxylate, Alkylglucoside, Alkylpolyglucoside, Oktylphenolethoxylate, Nonylphenolethoxylate, Saponine, Phospholipide); Puffer (z.B. Kohlensäure-Bicarbonat-Puffer, Kohlensäure-Silicat-Puffer, Essigsäure-Acetat-Puffer, Phosphatpuffer, Ammoniakpuffer, Citronensäure- oder Citratpuffer,

Tris(hydroxymethyl)-aminomethan, 4-(2-Hydroxyethyl)-1 - piperazinethanesulfonsäure, 4-(2-Hydroxyethyl)-piperazin-1 - propansulfonsäure, 2-(N-Morpholino)ethansulfonsäure, Barbital-Acetat- Puffer), Viskositätsmodifizierer, Stabilisatoren, Katalysatoren, Pestizide, Leitadditive, Frostschutzmittel, Temperaturstabilisatoren, Schaumbrecher.

Vorgenannte Bestandteile des Elektrolyten (z.B. Leitsalze, Lösungsmittel, Additive) können in beliebiger Weise mit den vorgenannten redoxaktiven Komponenten kombiniert werden.

Bevorzugte erfindungsgemäße Redox-Flow-Zellen enthalten insbesondere Kohlensäureester (z.B. Propylencarbonat) als Elektrolyt-Lösungsmittel in Verbindung mit Elektrolyt-Leitsalzen, ganz besonders bevorzugt mit Elektrolyt-Leitsalzen • enthaltend Anionen ausgewählt aus der Gruppe der Anionen anorganischer Säuren oder Anionen organischer Säuren, wobei Halogenidionen, Hydroxidionen, Phosphationen, Sulfationen, Perchlorationen, Hexafluorophosphationen und Tetrafluoroborationen besonders bevorzugt sind und

• enthaltend Kationen ausgewählt aus der Gruppe der Wasserstoff ionen (H ⁺ ), Alkali- oder Erdalkalimetallkationen (z.B. Lithium, Natrium, Kalium, Magnesium, Calcium), sowie substituierten oder unsubstituierten Ammoniumkationen (z.B. Tetrabutylammonium, Tetramethylammonium, Tetraethylammonium), wobei die Substituenten im Allgemeinen Alkylgruppen sein können. Lithiumionen, Natriumionen, Kaliumionen, Tetrabutylammoniumionen sind besonders bevorzugt.

Insbesondere werden die folgenden Leitsalze eingesetzt: LiPF ₆ , LiBF ₄ , NaBF ₄ , NaPF ₆ , NaCI0 ₄ , NaS0 ₃ CF ₃ , USO ₃ CF ₃ , (CH ₃ ) ₄ NOH, n-Bu ₄ NOH, (CH ₃ ) ₄ NCI, n- Bu ₄ NCI, n-Bu ₄ NPF ₆ , n-Bu ₄ NBF ₄ , n-Bu ₄ NCIO .

Bevorzugte erfindungsgemäße Redox-Flow-Zellen enthalten insbesondere Wasser als Elektrolyt-Lösungsmittel in Verbindung mit Elektrolyt-Leitsalzen, ganz besonders bevorzugt mit Elektrolyt-Leitsalzen

• enthaltend Anionen ausgewählt aus der Gruppe der Anionen anorganischer Säuren oder Anionen organischer Säuren, wobei Halogenidionen, Hydroxidionen, Phosphationen, Nitrationen, Sulfationen, Acetationen, Trifluoroessigsäureionen, Trifluormethansulfonation und Perchlorationen besonders bevorzugt sind, und

• enthaltend Kationen ausgewählt aus der Gruppe der Wasserstoffionen (H ⁺ ), Alkali- oder Erdalkalimetallkationen (z.B. Lithium, Natrium, Kalium, Magnesium, Calcium), wobei Wasserstoff-, Lithium-, Natrium-, Kaliumionen besonders bevorzugt sind. Insbesondere werden die folgenden Leitsalze eingesetzt: NaCI, KCl, NaCIO ₄ , NaOH, KOH, Na ₃ PO ₄ , K ₃ PO ₄ , Na ₂ SO ₄ , K ₂ SO ₄₎ NaSO3CF _3j LiSO ₃ CF ₃ .

Bevorzugte erfindungsgemäße Redox-Flow-Zellen enthalten insbesondere Kohlensäureester (z.B. Propylencarbonat) als Elektrolyt-Lösungsmittel in Verbindung mit Oligomeren oder Polymeren, die mindestens eine Art einer redoxaktiven Einheit in der Seitenkette aufweisen und die gegebenenfalls löslichkeitsvermittelnde Seitenketten bzw. -funktionalitäten tragen,

• wobei als redoxaktive Einheit Ν,Ν'-substituierte 4,4'-Bipyridine, Chinone, Anthrachinone, Verdazyl-Radikale, Bordipyrromethene, Nitroxylnitroxid- Radikale oder Nitroxid-Radikale, besonders bevorzugt das 2,2,6,6- Tetramethylpiperidine-1 -oxyl-Radikal und N-Methyl-[4,4'-bipyridin]-1 - iumchlorid zum Einsatz kommen oder

• wobei als Linker L1 bis L26, insbesondere L3, L4, L5, L6, L8, L12 und L19 zum Einsatz kommen oder

• wobei als polymerisierbare Gruppe M1 bis M59, insbesondere M1 , M2, M6, M7, M8, M9, M11 , M14, M21 , M22, M23, M45 und M46 zum Einsatz kommen oder

• wobei als Comonomer CM1 bis CM9 oder CM15 bis CM27, insbesondere CM4, CM9, CM17 bis CM21 und CM 26 zum Einsatz kommen

Ganz besonders bevorzugte erfindungsgemäße Redox-Flow-Zellen enthalten insbesondere Kohlensäureester (z.B. Propylencarbonat) als Elektrolyt-Lösungsmittel in Verbindung mit Oligomeren oder Polymeren, die mindestens eine Art einer redoxaktiven Einheit in der Seitenkette aufweisen und die gegebenenfalls

löslichkeitsvermittelnde Seitenketten bzw. -funktionalitäten tragen,

• wobei als Anolyt folgende redoxaktiven Komponenten zum Einsatz kommen:

I CIO, oder oder

und wobei als Katholyt folgende redoxaktiven Komponenten zum Einsatz kommen:

oder

Bevorzugte erfindungsgemäße Redox-Flow-Zellen enthalten insbesondere Wasser als Elektrolyt-Lösungsmittel in Verbindung mit Oligomeren oder Polymeren, die mindestens eine Art einer redoxaktiven Einheit in der Seitenkette aufweisen und die gegebenenfalls löslichkeitsvermittelnde Seitenketten bzw. -funktionalitäten tragen, wobei als redoxaktive Einheit Ν,Ν'-substituierte 4,4'-Bipyridine, Chinone, Anthrachinone, Verdazyl-Radikale, Bordipyrromethene, Nitroxylnitroxid- Radikale oder Nitroxid-Radikale, besonders bevorzugt das 2,2,6,6- Tetramethylpiperidine-1 -oxyl-Radikal, N-Methyl-[4,4'-bipyridin]-1 - iumchlorid, 1-(2-(trimethylammonio)ethyl)-[4,4'-bipyridin]-1-iumchlorid zum Einsatz kommen oder wobei als Linker L1 bis L26, insbesondere L3, L4, L5, L6, L8, L12 und L19 zum Einsatz kommen oder wobei als polymerisierbare Gruppe M1 bis M59, insbesondere M1 , M2, M6, M7, M8, M9, M11 , M14, M21 , M22, M23, M45 und M46 zum Einsatz kommen oder wobei als Comonomer CM1 bis CM9 oder CM15 bis CM27, insbesondere CM4, CM9, CM16 bis CM21 und CM 26 zum Einsatz kommen oder wobei als Anolyt folgende redoxaktiven Komponenten zum Einsatz kommen:

wobei als Katholyt folgende redoxaktiven Komponenten zum Einsatz kommen:

Durch die besagten in Substanz, in gelöster oder in dispergierter Form vorliegenden redoxaktiven Komponenten der beiden Kammern und die Trennung deren

Flusskreisläufe mit der vorgenannten Selektivität wird eine Redox-Flow-Zelle geschaffen, die keine kostenintensiven und toxischen bzw. gefährdenden Elektrolyte enthält, die im Schadensfall austreten und die Umwelt belasten könnten.

Beispiele für zwingend vorhandene Komponenten der Redox-Flow-Zelle sind

• Elektrolyte

• Fördermittel, wie Pumpen, sowie Tanks und Rohre für den Transport und die Lagerung von redoxaktiven Komponenten

• Elektroden, bevorzugt bestehend aus oder enthaltend Graphit, Graphitvlies, Graphitpapier, Carbon-Nano-Tube-Teppichen, Aktivkohle, Russ oder Graphen

• Stromableiter, wie z.B. aus Graphit oder aus Metallen

Die positive Elektrode kann erfindungsgemäß folgende, weitere Materialien enthalten oder aus diesen bestehen:

Edelmetallbeschichtetes oder diamantbeschichtes Titan, Niob, Wolfram, Graphit, Siliziumkarbid oder Tantal, insbesondere Platin- und/oder Iridium- und/oder

Rhuteniumoxid-beschichtetes Titan, Diamant bzw. mit elektrisch leitfähigen

Bestandteilen, z. B. Bor, dotierter Diamant, Glaskohlenstoff (Lothar Dunsen:

Elektrochemische Reaktionen an Glaskohlenstoff, Zeitschrift für Chemie, Volume 14, Issue 12, pages 463-468, Dezember 1974, Indium-Zinn-Oxid, Blei, Blei-Silber- Legierung, z. B. Blei-Silber-Legierung mit 1 % Silber, Zinn, Zinnoxid, Ruß, Spinnelle (wie z. B. in EP 0042984 beschrieben), Perowskite (CaTiO3), Delafossite

(enthaltend Kupfer- und/oder Eisenoxid), Antimon, Wismut, Kobalt, Platin und/oder Platinmohr, Palladium und/oder Palladiummohr, Mangan, Polypyrrol (wie z. B. in EP 0191726 A2, EP 0206133 A1 beschrieben), Edelstahl, Hastelloy oder Eisen-Chrom- Nickel-haltige Legierungen

Nickel enthaltende positive Elektroden werden bevorzugt dann eingesetzt, wenn der Elektrolyt einen alkalischen pH-Wert von >= 7-8 aufweist oder wenn der Elektrolyt ein wasserfreies organisches Lösungsmittel ist, bevorzugt ein organisches Lösungsmittel mit einem alkalischen pH-Wert von >= 7-8.

Bei beschichteten Elektrodenmaterialien können folgende bekannte Beschichtungs- verfahren zur Anwendung kommen: chemische Dampfabscheidung (CVD), physikalische Dampfabscheidung (PVD), galvanische Abscheidung, stromlose Abscheidung aus einer flüssigen Lösung, welche das Metall in gelöster Form und ein Reduktionsmittel enthält und wobei das Reduktionsmittel die Abscheidung des gewünschten Metalls auf einer Oberfläche bewirkt.

Die negative Elektrode kann folgende Materialien enthalten oder aus diesen bestehen:

Zink, Edelstahl, Hastelloy oder Eisen-Chrom-Nickel-haltige Legierungen, Graphit, Graphitvlies, Graphitpapier, Carbon-Nano-Tube-Teppichen, Aktivkohle, Russ oder Graphen.

Nickel enthaltende negative Elektroden werden bevorzugt dann eingesetzt, wenn der Elektrolyt einen alkalischen pH-Wert von >= 7-8 aufweist oder wenn der Elektrolyt ein wasserfreies organisches Lösungsmittel ist, bevorzugt ein organisches

Lösungsmittel mit einem alkalischen pH-Wert von >= 7-8.

Die erfindungsgemäßen Redox-Flow-Zellen enthalten als weitere Komponente Stromableiter. Dieser hat die Aufgabe, einen möglichst guten elektrischen Kontakt zwischen Elektrodenmaterial und der externen Stromquelle bzw. Stromsenke herzustellen.

Als Stromableiter können in den erfindungsgemäßen Redox-Flow-Zellen Aluminium, Alumiumlegierungen, Edelstahl, Hastelloy, Eisen-Chrom-Nickel-Legierungen, edelmetallbeschichtetes Titan oder Tantal, insbesondere Platin- und/oder Iridium- und/oder Rhuteniunoxid-beschichtetes Titan, Niob, Tantal, Hafnium, Zirkonium verwendet werden. Zur Herstellung beschichteter Stromableiter können u. a. folgende bekannte Beschichtungsverfahren zur Anwendung kommen: chemische Dampfabscheidung (CVD), physikalische Dampfabscheidung (PVD), galvanische Abscheidung, stromlose Abscheidung aus einer flüssigen Lösung, welche das Metall in gelöster Form und ein Reduktionsmittel enthält und wobei das Reduktionsmittel die Abscheidung des gewünschten Metalls auf einer Oberfläche bewirkt.

Bisherige Untersuchungen der erfindungsgemäßen Redox-Flow-Zelle, insbesondere vielfach wiederholte Lade-/Entladeexperimente, lassen bei ihrer Anwendung im Gegensatz zu den eingangs beschriebenen Systemen auf eine wesentlich erhöhte Lebensdauer und geringere Produktionskosten schließen.

Die erfindungsgemäße Redox-Flow-Zelle kann auf unterschiedlichsten Gebieten eingesetzt werden. Dabei kann es sich im weitesten Sinne um die Speicherung von elektrischer Energie für mobile und stationäre Anwendungen handeln. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung der Redox-Flow-Zelle für diese Zwecke.

Beispiele für Anwendungen sind Einsätze auf dem Gebiet der Elektromobilität, wie als Speicher in Land-, Luft- und Wasserfahrzeugen, Einsätze als stationäre Speicher für die Notstromversorgung, den Spitzenlastausgleich, sowie für die Zwischenspeicherung elektrischer Energie aus erneuerbaren Energiequellen, insbesondere auf dem Sektor der Photovoltaik und der Windkraft, aus Gas-, Kohle-, Biomasse-, Gezeiten,- und Meereskraftwerken.

Die erfindungsgemäße Redox-Flow-Zelle wird bevorzugt als stationärer Speicher für elektrische Energie eingesetzt.

Die erfindungsgemäßen Redox-Flow-Zellen können in an sich bekannte Weise in serieller oder paralleler Weise miteinander verschaltet werden.

In Figur 1 wird eine erfindungsgemäße Redox-Flow-Zelle als Prinzipschaltung dargestellt. Die Redox-Flow-Zelle besteht aus zwei baugleichen und als Teflon-Hohlkörper hergestellten Halbzellen (1) und (2), wobei die Halbzelle (1 ) als Anolyt-Kammer und die Halbzelle (2) als Katholyt-Kammer wirkt. Als Materialien für die Halbzellen (1 ) und (2) können auch weitere Kunststoffe (wie Polypropylen, Polyethylen und weitere z. B. unter http://www.polyquick.de/DE/unternehmen/ genannte Kunststoffe und Polymere) oder Metalle zur Anwendung kommen.

Die beiden Halbzellen (1 , 2) (aus Übersichtsgründen in Explosivdarstellung gezeigt) stehen über eine Größenausschlussmembran (3) hier mit einer Ausschlussgrenze von 1000 g/mol in Verbindung.

Jede Halbzelle (1 , 2) besitzt einen Zuläufstutzen (4) sowie einen Ablaufstutzen (5), über welche die Halbzellen (1 , 2) mittels Schläuchen jeweils an ein Vorratsgefäß (Flüssigkeitsspeicher) angeschlossen werden, die den Anolyten bzw. den Katholyten für die korrespondierende Halbzelle (1 ) bzw. (2) enthalten (aus Übersichtsgründen in der Zeichnung nicht dargestellt).

Der Anolyt bzw. Katholyt wird (jeweils als separater Flüssigkeitskreislauf durch die Halbzellen (1 ) bzw. (2) der Redox-Flow-Zelle) durch eine (ebenfalls aus Übersichtsgründen nicht dargestellte) Pumpe aus dem jeweiligen Vorratsgefäß während des Lade-/Entladevorganges durch die entsprechende Halbzelle (1 ) bzw. (2) gepumpt (angedeutet durch Pfeildarstellungen an den Zulauf- und Ablaufstutzen (4, 5)).

Jede Halbzelle (1 , 2) verfügt jeweils über eine interne Elektrode aus Graphit/Graphitfilz, an welchem jeweils in der Halbzelle (1 , 2) eine an sich bekannte Elektrodenreaktion stattfindet. Diese internen Elektroden sind jeweils als polaritätsabhängiger Stromableiter (6) für den elektrischen Anschluss aus den Halbzellen (1 , 2) herausgeführt. Ausführungsbeispiele:

Beispiel 1 :

Vorbereitend wurde eine Regeneratzellulose-Membran (Ausschlussgrenze MWCO=1000 g/mol) eine Stunde in destilliertem Wasser eingelegt. Danach wurde die Membran dreimal für jeweils zehn Minuten in Acetonitril und für zwanzig Stunden in Propylencarbonat eingelegt. Die Membran wurde in der Redox-Flow-Zelle verbaut, sodass sie den Raum der Anode vom Raum der Kathode trennt. Der Anodenraum wurde mit einem Vorratstank verbunden, der mit einer Lösung von 200 mg Polymer A gelöst in einer Lösung von Tetrabutylammoniumhexafluorophosphat in Propylencarbonat (0,5 mol/L) befüllt war. Der Kathodenraum wurde mit einem Vorratstank verbunden, der mit einer Lösung von 200 mg Polymer B gelöst in einer Lösung von Tetrabutylammoniumhexafluorophosphat in Propylencarbonat (0,5 mol/L) befüllt war. Die Lösungen wurden mit Argon (Schutzgas) gespült, um Sauerstoff zu entfernen und ein leichter Argonstrom während des Betriebes der Zelle über die Lösungen geleitet. Die Lösungen wurden mittels einer Schlauchpumpe im Kreislauf zwischen den Vorratstanks und der Redox-Fluss-Zelle umgewälzt. Als Stromableiter wurden in der Redox-Fluss-Zelle Graphitelektroden und als Elektrodenmaterial Graphit-Vlies verwendet. Zum Laden wurde ein konstanter Strom von 10 mA angelegt, wobei eine Ladegrenzspannung von 1 ,6 V zum Einsatz kam. Zum Entladen wurde ein konstanter Strom von 2 mA angelegt, wobei eine Entladegrenzspannung von 0,5 V zum Einsatz kam.

Polymer B

In Figur 3 sind beispielhafte Lade-/Entladekurven dieser Zelle dargestellt. Beispiel 2:

Vorbereitend wurde eine Regeneratzellulose-Membran (Ausschlussgrenze MWCO=1000 g/mol) eine Stunde in destilliertem Wasser eingelegt. Die Membran wurde in der Redox-Flow-Zelle verbaut, sodass sie den Raum der Anode vom Raum der Kathode trennt. Der Anodenraum wurde mit einem Vorratstank verbunden, der mit einer Lösung von 200 mg Polymer C gelöst in einer Lösung von Natriumchlorid in Wasser (0,5 mol/L) befüllt war. Der Kathodenraum wurde mit einem Vorratstank verbunden, der mit einer Lösung von 200 mg Polymer B gelöst in einer Lösung von Natriumchlorid in Wasser (0,5 mol/L) befüllt war. Die Lösungen wurden mit Argon (Schutzgas) gespült, um Sauerstoff zu entfernen und ein leichter Argonstrom während des Betriebes der Zelle über die Lösungen geleitet. Die Lösungen wurden mittels einer Schlauchpumpe im Kreislauf zwischen den Vorratstanks und der Redox-Fluss-Zelle umgewälzt. Als Stromableiter wurden in der Redox-Fluss-Zelle Graphitelektroden und als Elektrodenmaterial Graphit-Vlies verwendet. Zum Laden wurde ein konstanter Strom von 10 mA angelegt, wobei eine Ladegrenzspannung von 1 ,5 V zum Einsatz kam. Zum Entaden wurde ein konstanter Strom von 2 mA angelegt, wobei eine Entladegrenzspannung von 0,7 V zum Einsatz kam.

Polymer C

Synthese der Polymere

Polymer A

0,8 g para-Chlormethylstyren, 0,8 mg para-(Vinylbenzyl)trimethylammoniumchlorid und 80 mg 2,2'-Azobis(2-methylpropionitril) wurden in 5 mL Toluol gelöst, zwanzig Minuten mit Argon gespült um Sauerstoff zu entfernen und bei 75 °C für 40 Stunden unter Rühren erhitzt und anschließend das Lösungsmittel im Vakuum entfernt. Das Produktgemisch wurde in 30 mL Dimethylsulfoxid gelöst, mit 1 ,2 g N-Methyl-4,4'- bipyridiniumiodid versetzt und 17 Stunden bei 60 °C unter Rühren erhitzt. Danach wurde das Produktgemisch sequenziell gegen Dimethylsulfoxid und Acetonitril in einem Dialyseschlauch (Ausschlussgrenze MWCO=1000 g/mol) dialysiert. Das Lösungsmittel wurde im Vakuum entfernt. Das Produkt fällt als rötlicher Feststoff mit einer Molmasse von 15000 g/mol (Zahlenmittel bestimmt mittels Größenausschlusschromatographie, Polystyrol-Standard) an.

Polymer B

In 3 mL Ethanol/Wasser-Gemisch (4:1 ) wurden 1 g 4-Methacryloyloxy-2, 2,6,6- tetramethylpiperidine, 0,2 g Poly(ethylenglycol)methylethermethacrylat (Molmasse (Zahlenmittel)=500 g/mol) und 4 mg 2,2'-Azobis(2-methyl-propionamidin)- dihydrochlorid gelöst, die Lösung zwanzig Minuten mit Argon gespült um Sauerstoff zu entfernen und bei 50 °C für zwanzig Stunden unter Rühren erhitzt. Das Produktgemisch wurde mit 5 mL Ethanol, 80 mg Natriumwolframat und 5 mL Wasserstoffperoxid lösung (30%) versetzt und fünf Stunden bei 25 °C gerührt. Das Produktgemisch wurde sequenziell gegen Wasser, und Acetonitril in einem Dialyseschlauch (Ausschlussgrenze MWCO=1000 g/mol) dialysiert und das Lösungsmittel im Vakuum entfernt. Das Produkt fällt als orange gefärbter Feststoff mit einer Molmasse von 18000 g/mol (Zahlenmittel bestimmt mittels Größenausschlusschromatographie, Polystyrol-Standard) an.

Polymer C

210 mg para-Chlormethylstyren, 290 mg para-(Vinylbenzyl)trimethyl- ammoniumchlorid und 14 mg 2,2'-Azobis(2-methylpropionitril) wurden in 3,5 mL Dimethylsulfoxid gelöst, zwanzig Minuten mit Argon gespült um Sauerstoff zu entfernen und bei 80 °C für vier Stunden unter Rühren erhitzt. Das Produktgemisch wurde mit 420 mg N-Methyl-4,4'-bipyridiniumiodid versetzt und zwanzig Stunden bei 80 °C unter Rühren erhitzt. Danach wurde das Produktgemisch in Aceton gefällt und sequenziell gegen Wasser, verdünnte Natriumchloridlösung und Wasser in einem Dialyseschlauch (Ausschlussgrenze MWCO=1000 g/mol) dialysiert. Die Lösung wurde eingefroren und lyophilisiert. Das Produkt fällt als gut wasserlöslicher Feststoff mit einer Molmasse von 18000 g/mol (bestimmt mittels analytischer Ultrazentrifugation) an. Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1 , 2 Halbzelle

3 Größenausschlussmembran

4 Zuflussstutzen

5 Abflussstutzen

6 Stromableiter

7 Pumpe

8 Vorratstank Anolyt

9 Vorratstank Katholyt

10 positive Elektrode

11 negative Elektrode

12 externe Spannungsquelle/Stromsenke

13 redoxaktiven Komponenten im Katholyt

14 redoxaktiven Komponenten im Anolyt

15 positiv geladenes Ion

16 negativ geladenes Ion