gibt es multible Forschungsergebnisse, vieles übersteigt den geistigen Horizont,wenn ich alle News hier reinstelle, platzt euch der Kragen, ihr schmeißt mich aus dem Forum,
welcome in the " Matrix" !
Die Erfindung von Plastik, einst eine Revolution, heute der Fluch der Abfall- Gesellschaft ! Graphen der Vorstoß
in eine neue Dimension ??
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www.graphene-info.com/...oor-highly-efficient-supercapacitors
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Ein häufiges Problem bei Superkondensatoren war bisher die mangelnde Energiedichte. Während Lithiumakkumulatoren eine Energiedichte von bis zu 265 Kilowattstunden (KW / h) erreichen, konnten Superkondensatoren bisher nur einen Bruchteil davon liefern. Das Team, das mit Roland Fischer von der TUM zusammenarbeitet, hat jetzt ein neuartiges, leistungsstarkes und nachhaltiges Graphen-Hybridmaterial für Superkondensatoren entwickelt. Es dient als positive Elektrode im Energiespeicher. Die Forscher kombinieren es mit einer bewährten negativen Elektrode auf Titan- und Kohlenstoffbasis.
Der Tee berichtet, dass der neue Energiespeicher nicht nur eine Energiedichte von bis zu 73 Wh / kg erreicht, was in etwa der Energiedichte einer Nickel-Metallhydrid-Batterie entspricht, sondern auch eine viel bessere Leistung als die meisten anderen Superkondensatoren aufweist eine Leistungsdichte von 16 kW / kg. Das Geheimnis des neuen Superkondensators ist die Kombination verschiedener Materialien - daher bezeichnen Chemiker den Superkondensator als „asymmetrisch“.
Die Forscher setzen auf eine neue Strategie, um die Leistungsgrenzen von Standardmaterialien zu überwinden - sie verwenden Hybridmaterialien. „Die Natur ist voll von hochkomplexen, evolutionär optimierten Hybridmaterialien - Knochen und Zähne sind Beispiele. Ihre mechanischen Eigenschaften wie Härte und Elastizität wurden von Natur aus durch die Kombination verschiedener Materialien optimiert “, sagt Roland Fischer.
Als Grundlage verwendeten die Forscher die neuartige positive Elektrode der Speichereinheit mit chemisch modifiziertem Graphen und kombinierten sie mit einem nanostrukturierten metallorganischen Gerüst, einem sogenannten MOF.
Graphenhybride weisen eine große spezifische Oberfläche und kontrollierbare Porengrößen sowie eine hohe elektrische Leitfähigkeit auf. „Die Hochleistungsfähigkeit des Materials basiert auf der Kombination der mikroporösen MOFs mit der leitfähigen Graphensäure“, erklärt der Erstautor Jayaramulu Kolleboyina, ein ehemaliger Gastwissenschaftler, der mit Roland Fischer zusammenarbeitet.
Für Superkondensatoren ist eine große Oberfläche wichtig. Es ermöglicht die Sammlung einer jeweils großen Anzahl von Ladungsträgern innerhalb des Materials - dies ist das Grundprinzip für die Speicherung elektrischer Energie.
Durch geschicktes Materialdesign gelang es den Forschern, die Graphen-Säure mit den MOFs zu verbinden. Die resultierenden Hybrid-MOFs haben eine sehr große Innenfläche von bis zu 900 Quadratmetern pro Gramm und sind als positive Elektroden in einem Superkondensator hochleistungsfähig.
Dies ist jedoch nicht der einzige Vorteil des neuen Materials. Um einen chemisch stabilen Hybrid zu erhalten, benötigt man starke chemische Bindungen zwischen den Komponenten. Die Bindungen sind offenbar die gleichen wie die zwischen Aminosäuren in Proteinen, so Fischer: "Tatsächlich haben wir die Graphen-Säure mit einer MOF-Aminosäure verbunden, die eine Art Peptidbindung erzeugt."
Die stabile Verbindung zwischen den nanostrukturierten Komponenten hat enorme Vorteile hinsichtlich der Langzeitstabilität: Je stabiler die Bindungen sind, desto mehr Lade- und Entladezyklen sind ohne wesentliche Leistungsbeeinträchtigung möglich.
Zum Vergleich: Ein klassischer Lithiumspeicher hat eine Lebensdauer von rund 5.000 Zyklen. Die von den TUM-Forschern entwickelte neue Zelle behält auch nach 10.000 Zyklen eine Kapazität von nahezu 90 Prozent.
Fischer betont, wie wichtig die internationale Zusammenarbeit für die Entwicklung des neuen Superkondensators war. Jayaramulu Kolleboyina baute das Team auf. Er war ein Gastwissenschaftler aus Indien, der von der Alexander von Humboldt-Stiftung eingeladen wurde, die inzwischen Leiter der Chemieabteilung des neu gegründeten indischen Technologieinstituts in Jammu ist.
„Unser Team hat sich auch mit Experten für Elektrochemie und Batterieforschung in Barcelona sowie mit Experten für Graphenderivate aus der Tschechischen Republik vernetzt“, berichtet Fischer. „Darüber hinaus haben wir Partner aus den USA und Australien integriert. Diese wunderbare internationale Zusammenarbeit verspricht viel für die Zukunft. “
Quelle:
Fortgeschrittene Werkstoffe
scitechdaily
Tags: Graphen-Anwendungen
Superkondensatoren
Technik / Forschung
Gepostet: Jan 05, 2021 von Roni Peleg