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 Körperenergie als Stromquelle
22.08.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

nachricht „Cool“ bleiben im Büro: Wasser als Kältemittel im Alltag bald vor Durchbruch?
22.08.2017 | Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)

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: Platz 2 für Helikopter-Designstudie aus Stade - Carbontechnologie-Studenten der PFH erfolgreich

Bereits lange vor dem Studienabschluss haben vier Studenten des PFH Hansecampus Stade ihr ingenieurwissenschaftliches Können eindrucksvoll unter Beweis gestellt: Malte Blask, Hagen Hagens, Nick Neubert und Rouven Weg haben bei einem internationalen Wettbewerb der American Helicopter Society (AHS International) den zweiten Platz belegt. Ihre Aufgabe war es, eine Designstudie für ein helikopterähnliches Fluggerät zu entwickeln, das 24 Stunden an einem Punkt in der Luft fliegen kann.

Die vier Kommilitonen sind im Studiengang Verbundwerkstoffe/Composites am Hansecampus Stade der PFH Private Hochschule Göttingen eingeschrieben. Seit elf...

Im Focus: Wissenschaftler entdecken seltene Ordnung von Elektronen in einem supraleitenden Kristall

In einem Artikel der aktuellen Ausgabe des Forschungsmagazins „Nature“ berichten Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden von der Entdeckung eines seltenen Materiezustandes, bei dem sich die Elektronen in einem Kristall gemeinsam in einer Richtung bewegen. Diese Entdeckung berührt eine der offenen Fragestellungen im Bereich der Festkörperphysik: Was passiert, wenn sich Elektronen gemeinsam im Kollektiv verhalten, in sogenannten „stark korrelierten Elektronensystemen“, und wie „einigen sich“ die Elektronen auf ein gemeinsames Verhalten?

In den meisten Metallen beeinflussen sich Elektronen gegenseitig nur wenig und leiten Wärme und elektrischen Strom weitgehend unabhängig voneinander durch das...

Im Focus: Wie ein Bakterium von Methanol leben kann

Bei einem Bakterium, das Methanol als Nährstoff nutzen kann, identifizierten ETH-Forscher alle dafür benötigten Gene. Die Erkenntnis hilft, diesen Rohstoff für die Biotechnologie besser nutzbar zu machen.

Viele Chemiker erforschen derzeit, wie man aus den kleinen Kohlenstoffverbindungen Methan und Methanol grössere Moleküle herstellt. Denn Methan kommt auf der...

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Die Zukunft des Leichtbaus: Mehr als nur Material einsparen

23.08.2017 | Veranstaltungen

Logistikmanagement-Konferenz 2017

23.08.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2017

23.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Spot auf die Maschinerie des Lebens

23.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Die Sonne: Motor des Erdklimas

23.08.2017 | Physik Astronomie

Entfesselte Magnetkraft

23.08.2017 | Physik Astronomie