Kohlenstoffe aus cellulosebasierten Compositen für die elektrochemische Energiespeicherung

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Steffen Fischer; Dr. Daria Mikhailova
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Biomaterialien ; Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 511521214

Die Suche nach geeigneten Materialien für die Energiespeicherung ist für eine zunehmende Nutzung erneuerbarer Quellen sehr wichtig. Cellulose als häufigstes Biopolymer eignet sich für eine Vielzahl von Anwendungen und ist eine vielversprechende Basis für Hochleistungsverbundwerkstoffe. Das Konzept von Cellstor besteht darin, (i) Cellulose-Komposite herzustellen, die aus Cellulosematerialien mit unterschiedlichen Größen (Nano-Mikro-Makro) und Formen (Kugeln vs. Fibrillen) bestehen, (ii) diese in Aktivkohlen umzuwandeln und (iii) diese Materialien zu elektrochemischen Energiespeichern (Superkondensatoren und Hybridkondensatoren) zusammenzubauen. Es ist bekannt, dass das thermische Abbauverhalten von Cellulosematerialien von Kristallinität, Molmasse, Kristallphase (Cellulose I vs. II) und Morphologie abhängt. Obwohl der Ansatz zu Kohlenstoffmaterialien mit außergewöhnlicher elektrochemischer Leistung führen kann, ist es kein dediziertes Ziel des Projekts, elektrochemische Speicher mit überlegenen Eigenschaften bereitzustellen. Das Hauptziel des Vorhabens ist es zu verstehen, wie und in welchem Ausmaß die Struktur der Cellulose-Komposite die gebildeten Kohlenstoffstrukturen und anschließend die elektrochemische Leistung beeinflusst. Der Fokus liegt daher auf der Korrelation zwischen der anfänglichen Cellulose-Verbundstruktur und den resultierenden Kohlenstoffen, um direkt Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften wie Morphologie und Porenstruktur zu synthetisieren. Zur Optimierung der elektrochemischen Leistung von Superkondensatoren werden Lignine modifiziert und als Additive in wässrigen Elektrolyten eingesetzt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich
• Partnerorganisation: Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF)
• Kooperationspartner: Professor Stefan Spirk