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DE69416428T2 - Photoelektrochemische zelle und elektrolyt für diese zelle - Google Patents

Photoelektrochemische zelle und elektrolyt für diese zelle

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DE69416428T2
DE69416428T2 DE69416428T DE69416428T DE69416428T2 DE 69416428 T2 DE69416428 T2 DE 69416428T2 DE 69416428 T DE69416428 T DE 69416428T DE 69416428 T DE69416428 T DE 69416428T DE 69416428 T2 DE69416428 T2 DE 69416428T2
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DE
Germany
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salt
electrolyte according
electrolyte
ambient temperature
melting point
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DE69416428T
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Yordan Athanassov
Pierre Bonhote
Michael Graetzel
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ECOLE POLYTECH
Ecole Polytechnique Federale de Lausanne EPFL
Original Assignee
ECOLE POLYTECH
Ecole Polytechnique Federale de Lausanne EPFL
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Publication date
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    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20—Light-sensitive devices
    • H01G9/2004—Light-sensitive devices characterised by the electrolyte, e.g. comprising an organic electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine regenerierbare photoelektrochemische Zelle, umfassend eine Photoanode, die aus wenigstens einer Metalloxidhalbleiterschicht auf einem leitfähigen Substrat besteht, eine Gegenelektrode und einen flüssigen Elektrolyt, der zwischen den Elektroden enthalten ist, wobei wenigstens eine dieser Elektroden transparent oder lichtdurchlässig ist und der besagte Elektrolyt im wesentlichen aus einem Gemisch aus wenigstens einem aktiven elektrochemischen Salz und wenigstens einer Molekülart besteht, die ein Redox-System mit dem Anion oder dem Kation dieses Salzes bildet.
  • Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine derartige Zelle, in der die besagte Metalloxidhalbleiterschicht polykristallin ist, insbesondere auf eine Zelle, in der diese Schicht aus nanokristallinem Titandioxid, TiO&sub2;, gebildet ist, welches durch wenigsten eine chromophore Substanz lichtempfindlich gemacht ist, wobei die Oberfläche der Photoanode, die in Kontakt mit dem Elektrolyten ist, mit einem Porositätsfaktor von vorzugsweise weniger als 20 porös ist.
  • Der Ausdruck "nanokristallin" bedeutet, daß der Metalloxidhalbleiter im Fall des Titanoxids in einer polykristallinen Form mit einer Korngröße von einigen Nanometern, beispielsweise 10 bis 50 Nanometern vorliegt.
  • Der Porositätsfaktor wird definiert als Verhältnis der aktiven photoelektrochemischen Oberfläche der Photoanode zu der Substratoberfläche, die durch das oder die Schicht(en) des Metalloxidhalbleiters bedeckt sind.
  • Derartige Zellen sind bereits bekannt, insbesondere die, die in dem US-Patent 4,927,721 beschrieben ist, und jene, die in der internationalen Patentanmeldung WO 91/16719 beschrieben ist.
  • Bisher hat man in einer solchen Zelle flüssige Elektrolyten verwendet, die eine Lösung eines Redox-Systems umfassen, das aus einem Gemisch aus wenigstens einem Salz besteht, das einen Schmelzpunkt oberhalb der Umgebungstemperatur aufweist, mit wenigstens einem Molekül, das dem Anion dieses Salzes entspricht, in einem Lösungsmittel oder in einem Lösungsmittelgemisch, wie wenigstens einem polaren organischen Lösungsmittel, das eine hohe Dielektrizitätskonstante aufweist, oder in einem stark sauren wässrigen Milieu.
  • Das Redox-Systems wird beispielsweise durch eine 0,5 M- Lösung von Tetrapropylammoniumjod und 40 mM Jod gebildet, und das Lösungsmittel ist ein Gemisch von Ethylencarbonat und Acetonitril.
  • Man hat festgestellt, daß regenerierbare photoelektrochemische Zellen, die einen Elektrolyten der erwähnten Art verwenden, dazu neigen, verschiedene Nachteile aufgrund der Natur und der Eigenschaften eines solchen Elektrolyten zu besitzen, insbesondere folgende Nachteile:
  • - Aufgrund der Flüchtigkeit der Lösungsmittel, die zur Bildung des Elektrolyten eingesetzt werden, kann eine Verdampfung des Lösungsmittels auftreten, wenn die Dichtigkeit des elektrolytischen Gefässes nicht vollständig ist, was zu einem Betriebsstillstand der Zelle ("Tod der Zelle") führt.
  • - Bei Betrieb der Zelle bei einer Temperatur unterhalb der Umgebungstemperatur, beispielsweise im Bereich von -10ºC bis -30ºC kann eine Ausfällung des Salzes in Form eines kristallinen Feststoffes auftreten, der sich in einer erheblichen Herabsetzung der Leistung der Zelle bei einer solchen Temperatur niederschlägt;
  • - außerdem kann man ggf. eine zunehmende Herabsetzung der Leistung der Zelle bei einer gegebenen konstanten Temperatur feststellen, beispielsweise der Umgebungstemperatur, welche zu einer Instabilität des Elektrolyten führt, die der Zersetzung der verwendeten Lösungsmittel zuzuschreiben ist oder auch chemischen Nebenreaktionen zwischen den Bestandteilen des Redox- Systems und den Lösungsmitteln;
  • - schließlich kann in dem Fall, in dem das Lösungsmittel ein Ethylen- oder Propylen-Carbonat umfaßt, die Bildung von gasförmigen Substanzen auftreten, beispielsweise Kohlendioxid, ebenso danach die Zersetzung des Lösungsmittels oder von Sekundärreaktionen zwischen demselben und den Elementen des Redox-Systems, mit der Folge nicht nur einer Herabsetzung der Leistung der Zelle, sondern auch eines Risikos der Explosion derselben.
  • Die vorliegende Erfindung zielt allgemein darauf ab, die besagten Nachteile zu eliminieren und insbesondere die zeitliche Leistungsstabilität der Zelle sowie die Funktion in Abhängigkeit von der Temperatur zu verbessern.
  • Die erfindungsgemäße Zelle ist dazu dadurch gekennzeichnet, daß das aktive elektrochemische Salz einen Schmelzpunkt unterhalb der Umgebungstemperatur aufweist oder das Gemisch, das durch dieses Salz und die besagte Molekülart des besagten Redox-Systems gebildet wird, einen Schmelzpunkt unterhalb der Umgebungstemperatur aufweist.
  • Die Erfindung hat ebenso einen Elektrolyten für diese Zelle zum Ziel, welcher im Anspruch 4 definiert ist.
  • Nach einer ersten Ausführungsform des Elektrolyten besteht dieser aus dem Produkt, das durch Zusatz eines Salzes, welches einen Schmelzpunkt unterhalb der Umgebungstemperatur aufweist, oder eines Gemischs von mehreren Salzen dieser Art, wenigstens einer Molekülart oder eines Elements im neutralen Zustand, das ein Redox- Systems bildet, zu wenigstens einem Ion dieses Salzes oder dieser Salze erhalten wird.
  • Beispielsweise ist das besagte Ion ein Jodidion, J&supmin;, und das besagte Element Jod.
  • Nach einer Variante dieser ersten Ausführungsform kann die erste Art des Paares, das das Redox-System bildet, wenigstens ein Salz umfassen, welches einen Schmelzpunkt unterhalb der Umgebungstemperatur aufweist, und dieses Salz wird in einer Lösung wenigstens eines anderen Salzes verwendet, welches gleichfalls einen Schmelzpunkt unterhalb der Umgebungstemperatur aufweist, wobei nur das erste vorstehende Salz elektrochemisch aktiv in dem Bereich der Betriebsspannung der Zelle ist, während das andere Salz seinerseits bei dieser Betriebsspannung elektrochemisch inaktiv ist.
  • Nach einer anderen Ausführungsform umfaßt der Elektrolyt als erste Art des Paares, das das Redox-System bildet, wenigstens ein Salz, das einen Schmelzpunkt oberhalb der Raumtemperatur aufweist, jedoch bei der gleichen Temperatur in Gegenwart der zweiten Art des besagten Paares eine flüssige Phase bildet.
  • Der Elektrolyt kann nach irgendeiner der Ausführungsformen oder der vorstehend erwähnten Varianten als solcher oder in verdünnter Form in einer geeigneten flüssigen Lösungsmittel verwendet werden, beispielsweise einem wässrigen Milieu oder einem polaren organischen Lösungsmittel, welches eine erhöhte Dielektrizitätskonstante aufweist oder ein Gemisch solcher Lösungsmittel.
  • Man erhält so insbesondere folgende Vorteile:
  • - Falls man den Elektrolyten ohne flüssiges Lösungsmittel verwendet, hat der Elektrolyt einen extrem niedrigen Dampfdruck, wodurch die vorstehend erwähnte Gefahr der Verdampfung im Zusammenhang mit den Elektrolyten nach dem Stand der Technik eliminiert oder minimiert wird;
  • - in dem Fall, in dem der Elektrolyt kein flüssiges Lösungsmittel aufweist, eliminiert man stets das Risiko der Herabsetzung der Leistung, welche sich durch die Ausfällung des oder der kristallinen Salze bei den elektrolytischen Lösungen nach dem Stand der Technik ergibt;
  • - falls man einen Elektrolyten in verdünnter Form in einem flüssigen Lösungsmittel verwendet, führt eine eventuelle Phasentrennung während des Betriebs der Zelle bei niedriger Temperatur zur Gegenwart von zwei flüssigen Phasen, die jeweils unabhängig den Betrieb der Zelle garantieren. Die Leistung der Zelle nimmt daher nur in einem viel geringerem Maß ab gegenüber der Ausfällung des kristallinen Salzes, das bei den bekannten bisherigen Elektrolyten beobachtet wird;
  • - der Anteil des ggf. verwendeten Lösungsmittel ist jedenfalls insgesamt geringer gegenüber den Elektrolyten nach dem Stand der Technik, was einen Faktor darstellt, der zu einer Verbesserung der Stabilität des Elektrolyten beiträgt.
  • Als Salz, das einen Schmelzpunkt unterhalb der Umgebungstemperatur aufweist, kann man insbesondere ein Salz verwenden, das unter jenen ausgewählt wird, deren Kation aus einer oder mehreren Gruppen besteht, die wenigstens ein quaternäres Stickstoffatom enthalten und jenen, deren Kation aus einer oder mehreren Gruppen besteht, die ein ternäres Schwefelatom oder ein quaternäres Phosphoratom enthalten.
  • Diese Kationen können insbesondere ausgewählt werden aus den Gruppen von Imidazolium-Typ der allgemeinen Formel:
  • in der die Gruppen R&sub1;, R&sub2;, R&sub3;, R&sub4; und R&sub5; identisch oder unterschiedlich sind und ausgewählt werden aus Wasserstoff und linearen oder verzweigten Alkylgruppen, welche 1 bis 20 Kohlenstoffatome besitzen, linearen oder verzweigten Alkoxygruppen, die 1 bis 20 Kohlenstoffatome besitzen, den fluorsubstituierten Derivaten der Alkylgruppen, die 1 bis 20 Kohlenstoffatome aufweisen, den Alkenylgruppen, den Alkinylgruppen sowie Kombinationen dieser Gruppen und den entsprechenden halogenierten Verbindungen oder auch unter den Gruppen der Alkoxyalkyle und Polyether.
  • Das Kation kann gleichfalls ausgewählt werden aus den Gruppen von Triazolium- oder Phosphonium-Typ, welche jeweils den allgemeinen Formel entsprechen:
  • und
  • in denen die Gruppen R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; und R&sub4; die gleiche Bedeutung haben wie vorstehend angegeben.
  • Das Kation kann auch ausgewählt werden aus den Gruppen der allgemeinen Formel:
  • in der die Gruppen R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; die vorstehend angegebene Bedeutung besitzen.
  • Es ist darauf hinzuweisen, daß die Gruppen, die genannt werden, nicht einschränkende Beispiele bilden.
  • Man kann gleichfalls Gemische oder Kombinationen verwenden, die wenigstens zwei Salze dieser Art enthalten oder auch Gemische oder Kombinationen, die bei Umgebungstemperatur flüssig sind, von wenistens einem Salz dieser Art mit wenigstens einem Salz, das bei Umgebungstemperatur kristallisiert. Man kann insbesondere Gemische eines aktiven aber relativ viskosen elektrochemischen Salzes verwenden und zwar mit wenigstens einem flüssigeren inerten elektrochemischen Salz.
  • Das Anion, das einem oder mehreren geeigneten Kationen der aktiven elektrochemischen Salze zugeordnet ist, welche einen Schmelzpunkt unterhalb der Umgebungstemperatur aufweisen, kann insbesondere aus einem Halogenidion, insbesondere einem Chlorid, Jodid oder Bromid bestehen, oder aus einem Polyhalogenidion oder auch aus einem komplexen Anion, das wenigstens ein Halogenidion enthält.
  • Insbesondere kann ein solches Polyhalogenidion ein Ion sein, das durch Zusatz eines Halogenids zu einer bestimmten Menge des entsprechenden Halogens erhalten wird.
  • Das Anion, das einem oder mehreren Kationen in dem inaktiven elektrochemischen Salz zugeordnet ist, das einen Schmelzpunkt unterhalb der Umgebungstemperatur aufweist, kann insbesondere ausgewählt werden aus den Anionen vom Perfluoralkansulfonat-Typ, wie dem Trifluormethansulfonat- Ion CF&sub3;SO&sub3;&supmin;, oder auch vom Perfluoralkanoat-Typ, wie das Trifluorazetat-Ion CF&sub3;COO&supmin; und vom Tris- (perfluoralkansulfon)karbid-Typ, wie das Tris- (trifluormethansulfon)karbid-Ion (CF&sub3;SO&sub2;)&sub3;C&supmin;.
  • Beispielsweise kann man als elektrochemisch aktives Salz, das einen Schmelzpunkt unterhalb der Umgebungstemperatur aufweist, wenigstens eines der folgenden Salze verwenden:
  • 1-Hexyl-3-methylimidazolium-Jodid
  • 1-Pentyl-3-methylimidazolium-Jodid
  • 1-Butyl-3-methylimidazolium-Jodid
  • 1-Isobutyl-3-methylimidazolium-Jodid
  • 1-Hexyl-3-vinylimidazolium-Jodid
  • 3-Methyl-1-Pentylimidazolium-Bromid
  • 1-Heptyl-3-methylimidazolium-Bromid.
  • Als inaktives elektrochemisches Salz, das einen Schmelzpunkt unterhalb der Umgebungstemperatur aufweist, kann man insbesondere wenigstens eines der folgenden Salze verwenden:
  • 1-Ethyl-3-methylimidazolium-trifluormethansulfonat
  • 1-Butyl-3-methylimidazolium-trifluormethansulfonat
  • 1,3-Dimethylimidazolium-trifluorazetat
  • 1-Ethyl-3-methylimidazolium-trifluoracetat
  • 1-Butyl-3-methylimidazolium-trifluoracetat
  • 1,3-Diethylimidazolium-trifluoracetat
  • 1-Ethyl-3-butylimidazolium-trifluoracetat
  • 1-Ethyl-3-methylimidazolium-perfluorbutanoat
  • 1-Butyl-3-methylimidazolium-perfluorbutanoat
  • Als mögliches Lösungsmittel, um das Gemisch aus wenigstens einem Salz, das einen Schmelzpunkt unterhalb der Umgebungstemperatur aufweist, mit dem besagten Molekül oder dem besagten Element, das das Redox-System bildet, mit dem besagten Salz oder der besagten Vielzahl von Salzen zu verdünnen, kann man insbesondere Wasser oder wenigstens ein organisches Lösungsmittel verwenden, das aus folgenden Verbindungen ausgewählt wird: Alkoholen, insbesondere Ethanol und Butanol; Nitrilen, insbesondere Acetonnitril und Butyronitril; Tetramethylharnstoff; heterocyclische Verbindungen, die wenigstens ein Stickstoff und/oder ein Sauerstoffatom im heterocyclischen Ring aufweisen, insbesondere 3-Methyl-2-oxazolidinon, 1,3-Dimethyl -3,4, 5,6-tetrahydro-2 (1H)pyrimidon, 1-Methyl-2-pyrolidon und Dimethylimidazolidinon; Dimethylsulfoxid, Sulfolane, höhere Ketone (z. B. 3-Pentanon).
    • Beispiel 1: Redox-System: 1-Hexyl-3-methylimidazolium-Jodid/Jod
  • Man stellt 1-Hexyl-3-methylimidazolium-Jodid her, indem 0,1 Mol 1-Methylimidazol in 100 ml 1,1,1-Trichlorethan verdünnt werden, worauf man tropfenweise unter starkem Rühren eine Lösung von 0,1 Mol frisch destilliertem 1-Jodhexan in 100 ml 1,1,1-Trichlorethan zugibt. Das so erhaltene Gemisch wird zwei Stunden danach unter Rückfluß erwärmt. Man erhält auf diese Weise 1-Hexyl-3-methylimidazolium-Jodid in Form eines ölartigen flüssigen in Trichlorethan unlöslichen Produkts, das man aus dem Reaktionsgemisch durch Dekantation abtrennt und zweimal mit 50 ml Trichlorethan wäscht. Schließlich wird das Produkt zwei Stunden bei 80ºC unter einem verminderten Druck von 0,2 mbar getrocknet.
  • Es wird dann ein Redox-System aus einem Gemisch von 75 Gewichtsteilen des so erhaltenen Öls mit 25 Gewichtsteilen Jod gebildet.
  • Dieses so erhaltene Produkt wird (ohne Lösungsmittel) als Elektrolyt in einer wiederaufladbaren, regenerierbaren photoelektrochemischen Zelle verwendet, die folgende Eigenschaften aufweist:
  • - Oberfläche der Elektroden: 0,24 cm²
  • - Art der Anode: Film aus 7 Mikrometer Titandioxid TiO&sub2; in Form von Nanopartikeln, die eine Granulometrie von 20 nm aufweisen, lichtempfindlich gemacht, mit Hilfe eines RuL&sub2;SCH&sub2;-Komplexes, in dem L eine 2,2'-Bipyridyl-4-4'- dicarboxylat-Gruppe darstellt.
  • - Art der Gegenelektrode: leitfähiges Zinnoxid SnO&sub2;-Glas, das mit einer transparenten leitfähigen Platinschicht bedeckt ist.
  • Man erhält folgende Ergebnisse bei einer Beleuchtung der Zelle mit Sonnenlicht mit einer spezifischen Kraft von 1/10 Sonne (80 Watt/m²) und einer Arbeitstemperatur der Zelle von 20ºC:
  • - Stromstärke bei Leerlaufschaltung: 200 uA
  • - Spannung bei Leerlaufschaltung: 520 mV
  • - Wirkungsgrad: 4%.
    • Beispiel 2:
  • Elektrolyt: Gemisch aus einem Volumenteil eines ersten Redox-Systems, das aus 95 Gewichtsteilen 1-Hexyl-3- methylimidazolium-Jodid und 5 Gewichtsteilen Jod besteht und aus zwei Volumenteilen eines zweiten Redox-Systems, das aus einer Lösung aus 0,3 Mol Lithiumiodid LiJ und 30 mmol Jod in 3-Methyl-2-oxazolidinon besteht.
  • Es wird dieses Gemisch als Lösung in 3-Methyl-2- oxazolidinon als Elektrolyt einer wiederaufladbaren photoelektrochemischen Zelle verwendet, die Elektroden der gleichen Art wie die Zelle des Beispiels 1 aufweist, jedoch eine Oberfläche von 0,33 cm² besitzt, wobei durch Beleuchtung mit Sonnenstrahlung mit einer spezifischen Kraft von 1/10 Sonne (80 Watt/cm²) und einer Arbeitstemperatur von 20ºC, wobei folgende Ergebnisse erhalten werden:
  • - Stromstärke bei Leerlaufspannung: 330 uA
  • - Spannung bei Leerlaufschaltung: 640 mV
  • - Wirkungsgrad: 7,8%
  • Es ist festzustellen, daß die Leistung der Zellen, die in den Beispielen 1 und 2 beschrieben ist, während einer ununterbrochenen Arbeitsdauer von 60 Tagen bei einer konstanten Temperatur von +25ºC im wesentlichen unverändert bleibt.

Claims (21)

1. Regenerierbare photoelektrochemische Zelle, die eine Photoanode, die aus wenigstens einer Metalloxidhalbleiterschicht auf einem leitfähigem Substrat besteht, eine Gegenelektrode und einen flüssigen Elektrolyten umfaßt, der zwischen diesen Elektroden enthalten ist, wobei wenigstens eine dieser Elektroden transparent oder lichtdurchlässig ist und der besagte Elektrolyt im wesentlichen aus einem Gemisch aus wenigstens einem aktiven elektrochemischen Salz und wenigstens einer Molekülart besteht, die ein Redox-System mit dem Anion oder dem Kation des Salzes bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte aktive elektrochemische Salz einen Schmelzpunkt unterhalb der Umgebungstemperatur aufweist oder daß das Gemisch, das durch dieses Salz und wenigstens eine Molekülart des Redox-Systems gebildet wird, einen Schmelzpunkt unterhalb der Umgebungstemperatur aufweist.
2. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Metalloxidhalbleiterschicht polykristallin ist.
3. Zelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Metalloxidhalbleiterschicht aus nanokristallinem Titanoxid TiO&sub2; besteht, das durch wenigstens eine chromophore Substanz lichtempfindlich gemacht ist.
4. Flüssiger Elektrolyt für eine Zelle nach dem Anspruch 1, wobei dieser Elektrolyt mit wesentlichen aus einem Gemisch aus wenigstens einem aktiven elektrochemischen Salz und wenigstens einer Molekülart besteht, die ein Redox-System mit dem Anion oder dem Kation des Salzes bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte aktive elektrochemische Salz einen Schmelzpunkt unterhalb der Umgebungstemperatur aufweist oder das Gemisch, das durch dieses Salz und wenigstens eine Molekülart des Redox-Systems gebildet wird, einen Schmelzpunkt unterhalb der Umgebungstemperatur aufweist.
5. Elektrolyt nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Gemisch wenigstens eines aktiven elektrochemischem Salzes, das einen Schmelzpunkt unterhalb der Umgebungstemperatur aufweist, wobei dieses Salz eine erste Art des besagten Redox-Systems bildet, mit wenigstens einem inaktiven elektrochemischen Salz umfaßt, das gleichfalls einen Schmelzpunkt unterhalb der Umgebungstemperatur aufweist.
6. Elektrolyt nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kation des besagten aktiven elektrochemischen Salzes aus wenigstens einer Gruppe besteht, die wenigstens ein quaternäres Stickstoffatom aufweist.
7. Elektrolyt nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Gruppe wenigstens ein quaternäres Stickstoffatom aufweist, das aus einer Gruppe vom Imidazolium- bzw. Triazolium-Typ nach den allgemeinen Formeln ausgewählt wird:
und
worin die Gruppen R&sub1;, R&sub2;, R&sub3;, R&sub4; und R&sub5; identisch oder unterschiedlich sind und ausgewählt werden aus linearen oder verzweigten Alkylgruppen, die 1 bis 20 Kohlenstoffatome aufweisen, linearen oder verzweigten Alkoxygruppen, die 1 bis 20 Kohlenstoffatome aufweisen, fluorsubstituierten Derivaten von Alkylgruppen, die 1 bis 20 Kohlenstoffatome aufweisen, Alkenylgruppen, Alkinylgruppen sowie Kombinationen dieser Gruppen und entsprechenden Halogeniden oder auch aus Alkoxyalkylgruppen und Polyethern, wobei die Gruppen R&sub2;, R&sub4; und R&sub5; jeweils auch durch Wasserstoff gebildet sein können.
8. Elektrolyt nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kation des besagten aktiven elektrochemischen Salzes aus wenigstens einer Gruppe besteht, die ein ternäres Schwefelatom aufweist.
9. Elektrolyt nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kation des besagten aktiven elektrochemischen Salzes aus wenigstens einer Gruppe besteht, die ein quaternäres Phosphoratom aufweist.
10. Elektrolyt nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Gruppe eines Phosphoniumgruppe ist, die der allgemeinen Formel entspricht:
in der die Gruppen R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; und R&sub4; die gleiche Bedeutung haben, wie im Anspruch 7 angegeben.
11. Elektrolyt nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Anion des besagten aktiven elektrochemischen Salzes ein Halogenidion ist.
12. Elektrolyt nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Anion des besagten aktiven elektrochemischen Salzes ein Polyhalogenidion ist.
13. Elektrolyt nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Anion des besagten aktiven elektrochemischen Salzes ein komplexes Anion ist, das wenigstens ein Halogenid enthält.
14. Elektrolyt nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte inaktive elektrochemische Salz, das einen Schmelzpunkt unterhalb der Umgebungstemperatur aufweist, wenigstens ein Kation umfaßt, wie es in einem der Ansprüche 8 bis 10 angegeben ist, dem ein Anion zugeordnet ist, das ausgewählt wird aus den Anionen folgender Typen: Perfluoralkansulfonat, Perfluoralkanoat und Tris(perfluoralkansulfon)carbid.
15. Elektrolyt nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Anion unter den folgenden ausgewählt wird: Trifluormethansulfonat-Ion CF&sub3;SO&sub3;&supmin;; Trifluoracetat-Ion CF&sub3;COO&supmin; Tris- (trifluormethansulfon)carbid-Jon (CF&sub3;SO&sub2;)&sub3;C&supmin;.
16. Elektrolyt nach einem der Ansprüche 4 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß er in wenigstens einem Lösungsmittel in verdünnter Form vorliegt.
17. Elektrolyt nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Lösungsmittel ausgewählt wird aus Wasser und folgenden Verbindungen: Ethanol, Butanol, Acetonitril, Butyronitril, Tetramethylharnstoff; 3- Methyl-2-oxazolidon; 1,3-Dimethyl-3,4,5,6-tetrahydro -2/1H)-pyrimidon; Dimethylimidazolidinon und 1-Methyl- 2-pyrolidinon, Dimethylsulfoxid, Sulfolan, höheren Ketonen sowie Gemischen von wenigstens zwei dieser Verbindungen.
18. Elektrolyt nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß er als erste Art des Paares, das das Redox-System bildet, wenigstens ein Salz umfasst, das die Eigenschaft hat, bei Umgebungstemperatur in festem Zustand zu kristallisieren, jedoch eine flüssige Phase bei dieser Temperatur in Gegenwart der zweiten Art des besagten Paares bildet.
19. Elektrolyt nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Redox-System wenigstens zwei Salze umfasst, die einen Schmelzpunkt unterhalb der Umgebungstemperatur aufweisen, deren Anionen ein Paar von zwei unterschiedlichen Halogeniden bilden.
20. Elektrolyt nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Halodenidpaar das Paar Jod/Brom ist.
21. Elektrolyt nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Redox-System wenigstens zwei aktive elektrochemische Salze umfaßt und daß er im gelösten Zustand in wenigsten einem inaktiven elektrochemischen Salz vorliegt, das einen Schmelzpunkt unterhalb der Umgebungstemperatur aufweist.
DE69416428T 1993-12-29 1994-12-28 Photoelektrochemische zelle und elektrolyt für diese zelle Expired - Lifetime DE69416428T2 (de)

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