DISSERTATION_BURZLER_RAPHAELA.pdf - OPUS - Universität ...

5. Experimentelle Ergebnisse und Diskussion
wurden. Erneut wurde ein starkes Augenmerk auf die Analyse der Röntgen-Photoelektronen-
Spektroskopie (XPS) gelegt. Es wurden wiederum drei Hauptgruppen identifiziert: Ether und
Phenole (C – OR), Carboxylgruppen (– O – C = O) und Chinone und Ketone (C = O). Durch den
Schritt der Erhöhung der Pyrolysetemperatur um 150°C reduziert sich deutlich der Sauerstoffund
Stickstoffgehalt der Probe, bei einer Porositätszunahme von 746 m 2 /g auf 1082 m 2 /g nach
der BET-Theorie. Die elektrochemischen Kapazitätswerte werden in 1M H 2 SO 4 für das Material
LN600 mit 255 F/g, für LN750 mit 179 F/g und in 6M KOH für LN600 mit 201 F/g und für LN750
mit 188 F/g, angegeben. Der hohe Kapazitätswert in Schwefelsäure von LN600 wird über die
Bildung von starken Pseudokapazitäten, die sich aufgrund von Sauerstoff-Oberflächenfunktionalitäten
bilden, erklärt. Allerdings abhängig vom Elektrolyt, liefert das basische Kaliumhydroxid
einen geringeren Pseudokapazitätsbeitrag als die Schwefelsäure, was den geringeren
Kapazitätswert in diesem Elektrolytsystem der Probe LN600, begründet. Abschließend wird
postuliert, dass beide wässrigen Elektrolyte durchaus geeignet sind für den Einsatz in Superkondensatoren
basierend auf dem Aktivkohlenstoff aus der Braunalge Lessonia nigrescens
[27].
Diese drei veröffentlichten Schriften geben einen ersten Eindruck über den Einsatz des
besonderen Aktivkohlenstoffs aus der spezifischen Algenart. Da auch in der vorliegenden
Arbeit diese Pflanze als Ausgangsmaterial für Aktivkohlenstoffe detailliert untersucht wurde,
wird sich zeigen, ob die eine oder andere Aussage bestätigt oder sogar widerlegt werden kann.
5.1.2 VORUNTERSUCHUNGEN VON ALGINSÄURE UND NATRIUMALGINAT
Aus dem biologischen Aufbau der Braunalge Lessonia nigrescens (vgl. Kapitel 3.1.2) ist
bekannt, dass sie einen hohen Anteil an Natriumalginat, das Salz der Alginsäure, enthält. Wie
im vorigen Kapitel beschrieben, postulierten RAYMUNDO-PIÑERO et al. [25], dass durch die
reine Pyrolyse der Alge eine hohe Oberfläche generiert werden kann. Die ersten Untersuchungen
wurden somit an den reinen biologischen Inhaltsstoffen der Alginsäure und dem
Natriumalginat durchgeführt. Zu beweisen war die These, dass dieser biologische Baustein des
Alginats eine hochporöse Kohlenstoffstruktur durch den alleinigen Schritt der Pyrolyse
ausbildet. Die beiden reinen Substanzen wurden von der Firma SIGMA ALDRICH erworben und
für die Karbonisierungen verwendet. Beide Substanzen wurden bei einer Endtemperatur von
950°C eine Stunde mit einer Aufheizrate von 5 K/min und einem Stickstofffluss von 10 L/min,
pyrolysiert. Bereits bei der Betrachtung der beiden N 2 -Isothermen aus der Gasadsorptionsanalyse
(siehe Abbildung 5.3) wird deutlich sichtbar, dass die biologische Substanz des
Natriumalginats die Eigenschaft der Oberflächenbildung besitzt. Im Vergleich zur reinen
Alginsäure, generiert das Natriumalginat durch den alleinigen Schritt der Pyrolyse ein Gesamtporenvolumen
(GPV) durch die Gurvich-Berechnung von 0.88 cm 3 /g, was in einer BET-Oberfläche
von 967 m 2 /g resultiert. Das Adsorptionsvermögen der karbonisierten Alginsäure
hingegen liegt nur bei einem sehr geringen Gesamtporenvolumen nach Gurvich von 0.04 cm 3 /g
und es konnte sich nur eine geringe BET-Oberfläche von 32 m 2 /g ausbilden (siehe Tabelle 5.1).
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