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5.3 Pechkoks
Wie bereits bei der Darstellung der N 2 -Isothermen erwähnt, zeigen die Mikroporenradienverteilungen
aus der CO 2 -Isotherme und die Mesoporenradienverteilung aus der N 2 -Isotherme
ein genaueres Abbild der vorliegenden Porosität im Aktivkohlenstoff. Für die Auswertung der
Messdaten einer Kohlenstoffdioxidadsorption bei 273 K existiert in der dazugehörigen
Software nur ein anwendbares Modell nach der NLDFT-Theorie und die Mesoporenradienverteilungen
wurden nach dem Gleichgewichtsmodell der QSDFT-Theorie für Schlitz- und
Zylinderporen für eine Stickstoffadsorption bei 77 K in der Abbildung 5.85 aufgetragen.
Aufgrund der Lage des „Isothermenknies“ bei einem sehr geringen Relativdruck von unter
0.05, deutete bereits die N 2 -Isotherme für die Aktivierung im gleichen Massenverhältnis von
Kohlenstoff zu Kaliumhydroxid ein rein mikroporöses Material an. Auch hier in der Mikroporenradienverteilung
liegt der Hauptanteil bei den allerkleinsten Poren mit einem Radius von
unter 0.2 nm. Gefolgt von Mikroporen mit einem Radius von 0.27 nm und 0.41 nm, doch der
Anteil der Poren mit einem Radius von 0.41 nm ist bei diesem Material von allen am
geringsten. Die Verteilung der Porenklassen ist im Stadium dieser Aktivierung von gleichen
Gewichtsanteilen zu den kleinsten Poren im Mikroporenbereich verschoben. Im Einschub der
Mesoporenradienverteilung ist ebenfalls für die Mesoporen erkennbar, dass dieser Aktivkohlenstoff
nur einen verschwindend geringen Anteil an Mesoporen besitzt, der mit einem
Volumen von 0.02 cm 3 /g vernachlässigbar ist. Bei den mittleren Aktivierungen mit zwei, drei
und vier Massenanteilen des Kaliumhydroxids nimmt der Anteil der kleinsten Mikroporen mit
einem Radius von unter 0.2 nm stark ab und die beiden anderen Mikroporenklassen mit einem
Radius von 0.27 nm und 0.41 nm stark zu, vor allem letztere. Die Mesoporenradienverteilung
zeigt auch eine stetige Zunahme des Anteils der Poren mit einem Radius von 1.1 nm und eine
gleichzeitige Verschiebung des Maximums der Verteilung zu einem größeren Porenradius von
1.6 nm. Bei der höchsten Aktivierungsstufe ist demzufolge der Volumenanteil der Mesoporen
mit 0.83 cm 3 /g am höchsten, was einem Anteil am Gesamtporenvolumen von 67 % entspricht.
Bei dem geringsten Anteil des Kaliumhydroxidpulvers bilden sich zunächst tatsächlich sehr
kleine Mikroporen aus, die zum größten Teil für den Elektrolyt noch unzugänglich sind und erst
mit einem immer höheren Anteil des Kaliumhydroxids werden die kleinsten Poren vergrößert
und die Anteile der Porenklassen mit zugänglichem Durchmesser nehmen zu. Der Mesoporenanteil
nimmt absolut hierarchisch mit den Aktivierungsstufen von 5 % auf 67 % zu und im
gleichen Zuge nimmt der Mikroporenanteil dementsprechend von 95 % auf 33 % ab. Die
chemische Aktivierung dieses Pechkokses ermöglicht somit eine stufenweise Einstellung der
Oberfläche, des Gesamt- und Mikroporenvolumens und folglich der Porenstruktur im Kohlenstoffmaterial.
Dies kann wiederum entscheidend für die Auswahl des Aktivkohlenstoffs in
Bezug auf den jeweiligen Einsatz des elektrochemischen Doppelschichtkondensators sein.
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