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5. Experimentelle Ergebnisse und Diskussion
5.3.3 CHARAKTERISIERUNG MIT QUASI-REFERENZELEKTRODE
Die Aktivierung des Pechkokses weist innerhalb der Versuchsreihe von Aktivierungsstufe zu
Aktivierungsstufe keine so gute Chronologie auf, wie das exakt identische Vorgehen bei dem
Petrolkoks. Diese Abweichungen von einer Kontinuität konnten alleinig durch die Porenradienverteilungen
und die elektrochemischen Kenndaten nicht vollständig erklärt werden. Doch
dazu werden im Folgenden die Trennung der anodischen und kathodischen Vorgänge für die
einzelnen Aktivkohlenstoffe, durch die Vermessung mit einer Quasi-Referenzelektrode im
organischen Elektrolyt 1M TEABF 4 /AN bis zu einer Spannung von 3.0 V, einen wichtigen
Beitrag zum Verständnis der sich zeigenden Eigenschaften liefern. Für alle fünf Aktivierungsstufen
sind die Abhängigkeiten der spezifischen Elektrodenkapazität von der Spannung der
negativen und positiven Elektrode in der Abbildung 5.90 aufgetragen. Wie auch bei der
Kaliumhydroxid-Aktivierung des Petrolkokses, ändern sich sowohl die Kapazitäten, als auch die
Ausmaße der Spannungsfenster der Elektroden innerhalb der Versuchsreihe von Stufe zu
Stufe. Das heißt, kein Aktivkohlenstoff ist wie der andere. Jedoch ist sofort erkennbar, dass bei
dem Aktivierungsverhältnis von vier Gewichtsanteilen des Kaliumhydroxidpulvers eine starke
Oxidation (e -Abgabe) und Reduktion (e -Aufnahme) an der Seite der negativen Elektrode
stattfindet. Die spezifischen Elektrodenkapazitätswerte aus der zyklischen Voltammetrie des
Gesamtsystems aus Anode und Kathode (vgl. Tabelle 5.28) haben erst einen Anstieg, dann
einen Abfall, dann wieder einen Anstieg und letztendlich wieder einen Abfall der Werte
gezeigt. Die erste Aktivierungsstufe zeigt mit einer Spannung von 1.30 V das kleinste Spannungsfenster
auf Seiten der Anode und innerhalb der Versuchsreihe den kleinsten spezifischen
Elektrodenkapazitätswert von 98 F/g. Der höhere Kapazitätswert für diesen Aktivkohlenstoff
liegt folglich an der Kathode mit einem Wert von 110 F/g, der durch die Adsorption der TEA -
Ionen erzeugt wird. Dieser Aktivkohlenstoff der ersten Aktivierungsstufe besitzt die höchste
Mikroporosität nach QSDFT von 95 % der Aktivkohlenstoffe aus dem Pechkoks und dieser hohe
Anteil der kleinsten Porengrößen begünstigt erstaunlicherweise die Adsorption der größeren
Elektrolytionen mit einem unsolvatisierten Durchmesser von 0.67 nm. Für die erste Aktivierungsstufe
ergibt sich allerdings der kleinste Elektrodenkapazitätswert von 103 F/g aus der
Messung des Gesamtsystems. Eine Erhöhung der Aktivierung um eine Stufe zeigt einen starken
Zuwachs der spezifischen Elektrodenkapazität von 30 % auf einen Wert von 134 F/g. Dieser
Aktivkohlenstoff mit 84 % an Mikroporen nach QSDFT erreicht den höchsten Kapazitätswert
von 138 F/g durch die Adsorption der TEA -Ionen. Das heißt, der Gesamtkapazitätswert wird
bei der ersten Aktivierungsstufe noch durch die kapazitiv niedrigere Anode und ab der zweiten
Aktivierungsstufe durch die kapazitiv niedrigere Kathode kontrolliert. Dagegen die höchste
Kapazität durch die Adsorption der BF 4 -Ionen erzielt das Material der vierten Aktivierungsstufe
mit einem Wert von 142 F/g. Besonders bei diesem Aktivkohlenstoff liefert die Messung
mit der Quasi-Referenzelektrode einen ganz entscheidenden Beitrag zur Aufklärung der anodischen
und kathodischen Vorgänge. Denn wo die zyklische Voltammetrie der gesamten
Testzelle eine nahe am Idealverhalten verlaufende CV-Kurve mit dem höchsten spezifischen
Kapazitätswert von 139 F/g zeigt (vgl. Abbildung 5.87), bringt die Trennung der Elektroden
einen großen pseudo-kapazitiven Beitrag ans Licht, der zu diesem hohen Wert beiträgt. Das
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