Superkondensator aus einem Wundermaterial

Superkondensatoren werden als eine der neuesten Innovationen auf dem Gebiet der Energiespeicherung gehandelt. In Hybrid-Elektrofahrzeugen können sie mit Brennstoffzellen oder Batterien gekoppelt werden, um bei der Beschleunigung eine hohe Leistung zu liefern oder um die Bremsenergie zu speichern. Geeignete Elektrodenmaterialien und Elektrolyte optimieren die Leistung von Superkondensatoren und garantieren eine hohe Energie- und Leistungsdichte.

EU-finanzierte Forscher des Projekts ELECTROGRAPH (Graphene-based electrodes for application in supercapacitors) konzentrierten sich auf die groß angelegte Herstellung von graphenbasierten Elektrodenmaterialien und die Verwendung von umweltfreundlichen ionischen flüssigen Elektrolyten bei Raumtemperatur. Die Wissenschaftler erwarten, dass Graphen die Aktivkohle (AC) in den Elektroden der Superkondensatoren ersetzen wird. Der Vorteil gegenüber Aktivkohle liegt nicht in der Oberfläche und der daraus resultierenden höheren Speicherkapazität, sondern in der Leitfähigkeit.

Die Forscher produzierten Graphitoxide, spalteten sie in Graphenschichten und fügten diese dann zu einem Superkondensator zusammen. Im Vergleich zu den AC-basierten Elektroden zeigten die graphenbasierten verbesserte Haftungseigenschafte und höhere Energiespeicherkapazität. Um die Technologie hoch zu skalieren, wird der nächste Schritt sein, das Graphittrennverfahren (Peeling) weiter zu verbessern und ein Elektrolyt mit niedriger Viskosität zu verwenden, um den Superwiderstand zu verringern. Eine verfeinerte Version des Superkondensators, wobei das Graphen durch verbrauchsarme Verfahren hergestellt wird, wird zum Fortschritt der Superkondensatoren wahrscheinlicher beitragen.

Hinsichtlich des Recyclings der Superkondensatoren untersuchten die Forscher Pyrolyseverfahren, um Wertstoffe von Metallsammler, Elektrolyten und der Elektrode zurückzugewinnen und wiederzuverwenden. Die Wissenschaftler zeigten auch erfolgreich, dass Recycling-Graphen als funktioneller Füllstoff in Polymeren dienen kann, was die mechanischen Eigenschaften verbessern und die Leitfähigkeit erhöhen würde.

ELECTROGRAPH widmete große Anstrengungen der Förderung effizienter Energiespeicher und ebnete damit den Weg für die breite Einführung von Elektrofahrzeugen. Im Vergleich zu herkömmlichen Batterien erzeugen Superkondensatoren weniger Abfall und verwenden keine toxischen oder seltenen Materialien wie Cadmium oder Lithium. Schließlich sind ionische Flüssigkeiten anders als herkömmliche Elektrolyte weder giftig noch brennbar.