DISSERTATION_BURZLER_RAPHAELA.pdf - OPUS - Universität ...

5.1 Braunalge Lessonia nigrescens
hang die Kapazität in der normierten Einheit Farad pro Gramm, für die positive oder negative
Elektrode berechnet werden:
· ∆
∆ · 0.85 · e
(5.1)
Dabei ist die spezifische Kapazität der entsprechenden Elektrode in Farad pro Gramm,
der gemessene Strom für das gesamte System in Ampere, ∆ die Zeitänderung in Sekunden,
∆ die Spannungsänderung in Volt an der entsprechenden Elektrode, 0.85 ist der prozentuale
Anteil des Aktivkohlenstoffs bei der Pelletmischung (vgl. Kapitel 4.4) und e ist die Masse des
Elektrodenpellets an der entsprechenden Elektrode in Gramm. Aufgrund der Gleichung (2.1)
sind die Kapazitäten der einzelnen Elektroden um einiges höher als die Kapazität für das
Gesamtsystem der Testzelle und die Gesamtkapazität wird durch die Elektrode mit der
geringeren Kapazität kontrolliert [67]. Aus dieser Berechnung kann dann die Kapazität in
Abhängigkeit der Spannung als zyklisches Voltammogramm dargestellt werden, wobei der
negative Spannungsbereich der negativen Elektrode und der positive Spannungsbereich der
positiven Elektrode entspricht. Alle gezeigten Messungen mit Quasi-Referenzelektrode wurden
in dem organischen Elektrolyt 1M TEABF 4 /AN durchgeführt und aufgrund der bekannten
Materialeigenschaften können so interessante Informationen über den Adsorptionsprozess
der Elektrolytionen gewonnen werden. An der negativen Elektrode können sich somit Hinweise
für die Anlagerung der TEA -Ionen und an der positiven Elektrode für die BF 4 -Ionen
ergeben.
Für den Rohstoff der Braunalge Lessonia nigrescens werden zunächst zwei Kohlenstoffe
miteinander verglichen, die durch eine Karbonisierung bei sonst gleichen Ofenbedingungen
hergestellt wurden, nur einmal betrug die Temperatur 900°C und einmal 1100°C. Die
Abhängigkeiten der Kapazitäten von der Spannung für die beiden Materialien sind in der
Abbildung 5.33 aufgetragen. Die Werte für Strom, Spannung und Zeit wurden durch die
zyklische Voltammetrie zwischen 0 – 3 V bei einer Vorschubspannung von 10 mV/s aufgenommen.
Die Auftragung der spezifischen Elektrodenkapazität gegenüber dem Potential
repräsentiert die Antwort sowohl der negativen als auch der positiven Elektrode. Falls der
Strom in der Zelle durch eine niedrig-kapazitive Elektrode begrenzt ist, so ist dies durch die
unterschiedlichen Ausmaße der Spannungsfenster in den Kurvenverläufen zu erkennen und
dies deutet auf unterschiedliche Kapazitätswerte an der positiven und negativen Elektrode hin.
Um die angelegte Spannung zu halten, wird die Elektrode mit der geringeren Kapazität dazu
gezwungen, in einem breiteren Spannungsbereich zu arbeiten [81]. Das heißt, je höher die
Spannung an einer Elektrode ist, desto geringer ist der Kapazitätswert. Dies wird auch durch
die indirekte Proportionalität der Spannung zur Kapazität (vgl. Gleichung (2.5)) begründet.
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