DISSERTATION_BURZLER_RAPHAELA.pdf - OPUS - Universität ...

5. Experimentelle Ergebnisse und Diskussion
Diese Ergebnisse zeigen deutlich, dass der Mesoporenanteil sehr wichtig ist für das Erreichen
von Maximalkapazitäten. Hochmikroporöse Materialien erreichen nie die spezifischen Elektrodenkapazitäten,
wie ein Aktivkohlenstoff mit einem gewissen Anteil an Mesoporen. Bei der
fünften Aktivierungsstufe ist der Mesoporenanteil innerhalb der gesamten Versuchsreihe mit
22 % am höchsten und die Messung mit Quasi-Referenzelektrode hat gezeigt, dass folglich die
Adsorption der TEA -Ionen mit am stärksten ist, im Vergleich zu den vier vorangegangenen
Aktivierungsstufen. Die maximale Elektrodenkapazität wird in der Anwendung eindeutig für
die zweite Aktivierungsstufe erreicht. Auch hier führen die unterschiedlichen Elektrodenkapazitäten
zu verschiedenen Abhängigkeiten der spezifischen Elektrodenenergie von der
spezifischen Elektrodenleistung, die in Form des Ragone-Diagramms, in der Abbildung 5.115 zu
sehen sind. Auf Seiten der Anode folgen die spezifischen Energien und Leistungen nahezu
identisch der Staffelung ihrer Aktivierungsstufen. Denn bei einer geringen Strombelastung
steigern sich die Energien von der ersten über die zweite, dritte, vierte hin zur fünften
Aktivierungsstufe mit dem höchsten Wert von an die 40 Wh/kg. Auch bei einer mittleren
Betriebszeit von 36 s bleibt diese Reihenfolge erhalten und erst bei noch schnelleren Zeiten
verändert sich die Reihenfolge, aber auch bei großen Strömen, also schnellen Lade- und
Entladezeiten, zeigt der Aktivkohlenstoff der fünften Stufe einen hohen spezifischen Energiewert
von knapp über 10 Wh/kg, bei einer spezifischen Leistung von 7000 W/kg. Dagegen bunt
durcheinander gewürfelt sind die Aktivierungsstufen bei den Energie- und Leistungswerten aus
der Adsorption der TEA -Ionen an der Kathode. Spitzenreiter ist hier die zweite Aktivierungsstufe
mit 50 Wh/kg zu Beginn, die dann mit Zunahme der spezifischen Leistung auf
7000 W/kg, auf unter 15 Wh/kg abfällt.
Spezifische Elektrodenenergie [Wh/kg]
100
10
Kathode (TEA + -Ionen)
Anode (BF - 4
-Ionen)
360 s
360 s
36 s
3.6 s
1
100 1000 10000
36 s
3.6 s
100 1000 10000
Spezifische Elektrodenleistung [W/kg]
alle 3 V
C:KOH = 1:1
C:KOH = 1:2
C:KOH = 1:3
C:KOH = 1:4
C:KOH = 1:5
Abbildung 5.115: Abhängigkeiten der spezifischen Elektrodenenergie von der spezifischen
Elektrodenleistung in getrennter Auftragung für die Anode und Kathode aus dem
galvanostatischen Zyklisieren bis 3.0 V in 1M TEABF 4 /AN für den chemisch in unterschiedlichen
Massenverhältnissen mit Kaliumhydroxid aktivierten Anthrazit
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