{"id":53177,"date":"2018-06-04T06:42:00","date_gmt":"2018-06-04T04:42:00","guid":{"rendered":"https:\/\/rss.nova-institut.net\/public.php?url=http%3A%2F%2Fwww.chemie.de%2Fnews%2F1155308%2Fsuperkondensatoren-aus-holzbestandteilen.html%3FWT.mc_id%3Dca0065"},"modified":"2018-05-30T11:36:50","modified_gmt":"2018-05-30T09:36:50","slug":"superkondensatoren-aus-holzbestandteilen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/superkondensatoren-aus-holzbestandteilen\/","title":{"rendered":"Superkondensatoren aus Holzbestandteilen"},"content":{"rendered":"<p><strong>Als ultraleichte, leitf\u00e4hige Materialien werden Kohlenstoff-Aerogele derzeit intensiv als Elektrodenmaterial f\u00fcr Superkondensatoren f\u00fcr die Elektromobilit\u00e4t und in Smartphones erforscht. Wie ein solches Elektrodenmaterial auch nachhaltig produziert werden kann, berichten jetzt chinesische Wissenschaftler in der Zeitschrift Angewandte Chemie. Demnach k\u00f6nnen Kohlenstoff-Aerogele aus nanofaseriger Cellulose gefertigt werden, dem Hauptbestandteil des Zellwandmaterials von Holz.<\/strong><\/p>\n<p>Superkondensatoren sind Kondensatoren, die sehr viel Energie in sehr kurzer Zeit aufnehmen und wieder freisetzen k\u00f6nnen. Die Elektroden in Superkondensatoren m\u00fcssen eine gro\u00dfe Oberfl\u00e4che und ausgezeichnete Leitf\u00e4higkeit aufweisen, und vor allem m\u00fcssen sie einfach herzustellen sein. Nachhaltigkeit wird immer wichtiger, insbesondere f\u00fcr die Elektromobilit\u00e4ts- und Smartphone-Technologie. Ein Forschungsteam um Shu-Hong Yu an der University of Science and Technology of China, Hefei (China) hat jetzt ein innovatives Verfahren vorgestellt, nach dem Kohlenstoff-Aerogele als Elektrodenmaterial f\u00fcr Superkondensatoren sowohl kosteng\u00fcnstig als auch nachhaltig produziert werden k\u00f6nnen.<\/p>\n<p>Kohlenstoff-Aerogele sind ultraleichte, leitf\u00e4hige Materialien mit einer enorm gro\u00dfen Oberfl\u00e4che. Zwei Produktionsverfahren f\u00fchren zu unterschiedlichen Qualit\u00e4ten: Ein Verfahren verwendet haupts\u00e4chlich phenolische Komponenten als Rohstoff. Es ist billig, aber die Aerogele sind etwas zu wenig leitf\u00e4hig. Das andere Verfahren geht von Vorstufen aus Graphen oder Kohlenstoff-Nanor\u00f6hren aus. Die produzierten Aerogele sind von h\u00f6chster Qualit\u00e4t, aber die Vorstufen und das Verfahren sind teuer und insgesamt wenig umweltfreundlich. Andere Rohstoffe m\u00fcssen her. Yu und seine Kollegen stie\u00dfen nun auf ein \u00fcberall verf\u00fcgbares und deutlich preiswerteres Material, n\u00e4mlich Zellstoff oder Holzschliff aus der Holzverarbeitung.<\/p>\n<p>Genauer gesagt verwendeten sie nicht den Holzschliff an sich, sondern seinen Hauptbestandteil, nanofaserige Cellulose. Cellulose-Nanofasern verleihen den pflanzlichen Zellw\u00e4nden ihre Stabilit\u00e4t. Sie lassen sich in Reinform extrahieren und bilden ein technisch hochwertiges Material, f\u00fcr das sich derzeit Forscher und Entwickler au\u00dferordentlich interessieren. Cellulose-Nanofasern bilden ein por\u00f6ses, aber hochstabiles transparentes dreidimensionales Netzwerk. Erst k\u00fcrzlich haben Forscher herausgefunden, dass die Oxidation mit einer Substanz namens TEMPO \u2013 einem Radikalf\u00e4nger \u2013 das Material in ein mikropor\u00f6ses Hydrogel \u00fcberf\u00fchrt, in dem die Cellulose-Nanofasern sehr gleichm\u00e4\u00dfige Breiten und L\u00e4ngen aufweisen und au\u00dferordentlich regelm\u00e4\u00dfig ausgerichtet sind. Durch Trocknen und Carbonisieren \u2013 also durch Pyrolyse \u2013 werden aus solchen Hydrogelen organische Aerogele. Die Autoren wollten daher ein getrocknetes Cellulose-Nanofaser-Hydrogel in ein Kohlenstoff-Nanofaser-Aerogel carbonisieren.<\/p>\n<p>Das Verfahren gestaltete sich jedoch als schwieriger als gedacht. Eiskristallbildung und ungen\u00fcgende Entw\u00e4sserung verhinderten die Carbonisierung, fanden die Autoren. Ein besonderer Kniff war n\u00f6tig. Letztlich half es, das getrocknete Gel zusammen mit einem organischen S\u00e4urekatalysator namens para-Toluolsulfons\u00e4ure zu pyrolysieren. Der Katalysator senke die Zersetzungstemperatur und erm\u00f6gliche, dass ein \u201emechanisch stabiles und por\u00f6ses dreidimensionales Nanofaser-Netzwerk\u201c mit \u201egro\u00dfer spezifischer Oberfl\u00e4che und hoher elektrischer Leitf\u00e4higkeit\u201c entstehe, schreiben die Autoren.<\/p>\n<p>Ihr Kohlenstoff-Aerogel aus Holz-Ausgangsstoffen k\u00f6nne auch als binderfreie Elektrode f\u00fcr Superkondensatoren eingesetzt werden. Ihre Leistungskennzahlen entspr\u00e4chen denen kommerzieller Kohlenstoff-Aerogel-Elektroden. Nachhaltigkeit auch in elektronischen Hochleistungsbauteilen ist also durchaus m\u00f6glich, wie die Autoren mit ihrer innovativen Methode eindrucksvoll zeigten.<\/p>\n<p>Autor: Shu-Hong Yu, University of Science and Technology of China (China), <a href=\"http:\/\/staff.ustc.edu.cn\/~yulab\/\" target=\"_blank\">http:\/\/staff.ustc.edu.cn\/~yulab\/<\/a><\/p>\n<p>Weitere Informationen finden Sie hier: <a href=\"https:\/\/doi.org\/10.1002\/ange.201802753\" target=\"_blank\">https:\/\/doi.org\/10.1002\/ange.201802753<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Als ultraleichte, leitf\u00e4hige Materialien werden Kohlenstoff-Aerogele derzeit intensiv als Elektrodenmaterial f\u00fcr Superkondensatoren f\u00fcr die Elektromobilit\u00e4t und in Smartphones erforscht. Wie ein solches Elektrodenmaterial auch nachhaltig produziert werden kann, berichten jetzt chinesische Wissenschaftler in der Zeitschrift Angewandte Chemie. 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