Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Puffer für das Stromnetz?

06.06.2011
Neuer Herstellprozess für Elektroden aus NiO/Ni-Nanokompositen für Superkondensatoren

Die Angewandte Chemie feiert den 50. Band ihrer internationalen Ausgabe mit Symposien in Tokio und Peking am 20. und 22. Juni. Die Veranstaltungen mit mehreren Nobelpreisträgern werden auch im Internet übertragen. Erfahren Sie mehr und seien Sie dabei: angewandte.org/symposium.

Der Umstieg auf regenerativen Energiequellen wie Wind und Sonne ist nur noch eine Frage der Zeit. Da Wind und Sonnenstrahlung nicht immer gleich stark sind, wird die Zunahme an regenerativen Quellen deutliche Schwankungen im Stromnetz mit sich bringen, die über Stromspeicher abgefangen werden müssen. So genannte Superkondensatoren könnten hier gute Dienste leisten. John Q. Xiao und sein Team von der University of Delaware (Newark, USA) hat nun einen neuen Prozess zur Herstellung von Elektroden aus Nickeloxid/Nickel-Nanokompositen für elektrochemische Superkondensatoren entwickelt. Wie die Forscher in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, ist der Prozess einfach, kostengünstig und gut in den großtechnischen Maßstab übertragbar.

Superkondensatoren vereinen die Vorteile von herkömmlichen Kondensatoren und Batterien: Wie ein Kondensator können sie bei Bedarf rasch hohe Stromdichten liefern, gleichzeitig speichern sie wie eine Batterie eine hohe Menge elektrischer Energie. Superkondensatoren bestehen aus elektrochemischen Doppelschichten auf Elektroden, die mit einem Elektrolyt befeuchtet sind. Beim Anlegen einer Spannung sammeln sich an beiden Elektroden Ionen entgegengesetzter Polarität und bilden hauchdünne Zonen von unbeweglichen Ladungsträgern.

Das Problem: Die meisten Prozesse zur Herstellung der benötigten nanostrukturierten Elektroden sind entweder zu empfindlich für den industriellen Maßstab oder es müssen Additive zugegeben werden, die dann hinterher die Funktion der Elektroden stören, teilweise sind auch die elektrischen Widerstände der Materialien zu hoch. Das Team hat nun einen neuen Prozess zur Herstellung von Elektroden aus einem Nickeloxid/Nickel-Nanokomposit entwickelt, der diese Einschränkungen überwinden kann.

Zunächst stellen die Wissenschaftler Nickelnanopartikel her. Hochsiedende mehrwertige Alkohole, so genannte Polyole, dienen als Reaktionsmedium. Diese bedecken die Wachstumsflächen der Kristallkeime, sodass kleine sphärische Partikel entstehen. Anschließend werden die Nanopartikel zu Pellets zusammengepresst und auf einer Seite eine hauchfeine Platinschicht aufgetragen, die später als Stromkollektor wirkt. Durch Aufschmelzen bei 250 °C bildet sich eine Schicht aus Nickeloxid (NiO) um die Pellets, welche die eigentliche aktive Schicht des Superkondensators ist. So entstehen kompakte, stabile, aber hochporöse Ni/NiO-Elektroden, die ohne Trägermaterialien auskommen. Als Elektrolyt dient Kaliumhydroxyd (KOH).

Beim Aufladeprozess werden OH–-Ionen an das NiO gebunden und dabei Elektronen abgegeben. Der Prozess kehrt sich um, wenn die so gespeicherte elektrische Energie wieder als Strom abgezogen wird. Durch die sehr starke Körnung hat das Material eine hohe innere Oberfläche und bietet den Ionen gute Diffusionswege. Gleichzeitig ist aber das leitende Netzwerk der Metallkerne gut erhalten, was wichtig für eine hohe elektrische Leitfähigkeit ist. Diese Charakteristika sind Grund für die erstaunlich hohe Kapazität der Elektroden sowie ihre hohe Leistungsdichte und Stromdichte während der Lade/Entlade-Zyklen.

Angewandte Chemie: Presseinfo 22/2011

Autor: John Q. Xiao, University of Delaware, Newark (USA), http://www.physics.udel.edu/~jqx/

Angewandte Chemie, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201101083

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany

Dr. Renate Hoer | idw
Weitere Informationen:
http://www.physics.udel.edu/~jqx/
http://presse.angewandte.de
http://dx.doi.org/10.1002/ange.201101083

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wie Reize auf dem Weg ins Bewusstsein versickern
22.09.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Lebendiges Gewebe aus dem Drucker
22.09.2017 | Universitätsklinikum Freiburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie