Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Aerogele: Hoch poröse Stoffe für den Einsatz in Batterien

05.12.2001


Innere Struktur eines typischen Kohlenstoff-Aerogels: Kleinste graphitische Kügelchen sind miteinander zu perlenkettenartigen Strukturen verschmolzen. Rasterelektronenmikroskopisches Bild: Brandt


Aerogele sind hoch poröse Materialien, die viele Anwendungsmöglichkeiten bieten. Physiker von der Universität Würzburg arbeiten derzeit an der Verwirklichung sehr reiner und grob poröser Kohlenstoff-Aerogele. Diese gelten als hervorragende Kandidaten für den Einsatz in der Energietechnik.


In der Technik trifft man häufig auf das Problem, dass in einem kleinen Volumen eine möglichst große Oberfläche zur Verfügung stehen muss. Realisiert wird dieses Ziel meist durch poröse Feststoffe - so beispielsweise im Kfz-Katalysator und in Batterie-Elektroden sowie bei der Trennung von Gasen und der Wasserreinigung.

Die verschiedenen Anwendungen stellen unterschiedliche Anforderungen an die porösen Materialien. Besonders wichtig sind die Dichte, die elastischen Eigenschaften, die elektrische und thermische Leitfähigkeit, die Porengrößen und die Oberfläche pro Volumeneinheit.


Mit einem innovativen Verfahren zur Herstellung feinstporöser Materialien beschäftigt sich die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Jochen Fricke am Physikalischen Institut der Uni Würzburg. Die Wissenschaftler lösen dazu geeignete Ausgangsmoleküle in Wasser. Durch die Zugabe eines Katalysators verbinden sich die Moleküle zunächst zu winzigen Kügelchen, die sich dann wiederum zu perlenkettenartigen Strukturen zusammenlagern. Auf diese Weise entsteht ein Gel, das anschließend durch Trocknung in einen hoch porösen Feststoff - das Aerogel - umgewandelt wird.

Entscheidend bei diesem "Sol-Gel-Verfahren" ist die Tatsache, dass die Eigenschaften des Aerogels durch die Auswahl und Menge der Ausgangssubstanzen beeinflusst werden können. So lässt sich beispielsweise die Porengröße sehr stark variieren: Möglich sind feinste Poren mit einem Durchmesser von nur rund fünf Millionstel Millimeter (Nanometer), aber auch Poren, die schon mit bloßem Auge sichtbar sind.

Für die volumenspezifischen Oberflächen lassen sich mit Aerogelen enorme Werte erzielen: Bis zu 2.000 Quadratmeter Fläche finden in nur einem Kubikzentimeter Platz! Abhängig vom Gefäß, in dem das Sol-Gel-Verfahren abläuft, können zudem beliebige Gelformen realisiert werden.

In einem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft unterstützten Projekt untersuchen die Würzburger Physiker, welchen Einfluss Art und Menge des verwendeten Katalysators auf die entstehenden Strukturen und Materialeigenschaften bei organischen und graphitischen Aerogelen ausüben. Sie hoffen insbesondere, sehr reine Kohlenstoff-Aerogele mit hoher elektrischer Leitfähigkeit und Stabilität herstellen zu können. Diese Aerogele sind für den Einsatz als Elektrodenmaterial in Primär- und Brennstoffzellen sowie in Superkondensatoren bestimmt.

Weiterhin eignen sich Kohlenstoff-Aerogele auch als ausgezeichnete Wärmedämmstoffe, denn sie besitzen eine hohe Temperaturbeständigkeit und eine geringe Wärmeleitfähigkeit. Wegen ihrer schwarzen Farbe sind sie auch besonders gut dazu geeignet, alle Arten von elektromagnetischer Strahlung (Licht, Infrarot, Mikrowellen) effizient zu absorbieren.

Weitere Informationen: Prof. Dr. Jochen Fricke, T (0931) 888-5740, Fax (0931) 888-5158, E-Mail: fricke@physik.uni-wuerzburg.de


Robert Emmerich | idw
Weitere Informationen:
http://miro.physik.uni-wuerzburg.de/agfricke

Weitere Berichte zu: Aerogel Katalysator Kohlenstoff-Aerogel Leitfähigkeit Poren

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Hochauflösende IR Kamera mit Mikroskopoptik
23.10.2017 | Optris GmbH

nachricht »ILIGHTS«-Studie gestartet: Licht soll Wohlbefinden von Schichtarbeitern verbessern
18.10.2017 | Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Salmonellen als Medikament gegen Tumore

HZI-Forscher entwickeln Bakterienstamm, der in der Krebstherapie eingesetzt werden kann

Salmonellen sind gefährliche Krankheitserreger, die über verdorbene Lebensmittel in den Körper gelangen und schwere Infektionen verursachen können. Jedoch ist...

Im Focus: Salmonella as a tumour medication

HZI researchers developed a bacterial strain that can be used in cancer therapy

Salmonellae are dangerous pathogens that enter the body via contaminated food and can cause severe infections. But these bacteria are also known to target...

Im Focus: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Konferenz IT-Security Community Xchange (IT-SECX) am 10. November 2017

23.10.2017 | Veranstaltungen

Die Zukunft der Luftfracht

23.10.2017 | Veranstaltungen

Ehrung des Autors Herbert W. Franke mit dem Kurd-Laßwitz-Sonderpreis 2017

23.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Magma sucht sich nach Flankenkollaps neue Wege

23.10.2017 | Geowissenschaften

Neues Sensorsystem sorgt für sichere Ernte

23.10.2017 | Informationstechnologie

Salmonellen als Medikament gegen Tumore

23.10.2017 | Biowissenschaften Chemie