High Surface Area Nanoporous Carbons for Energy-Related Applications

Abstract

The aim of the work was the synthesis and characterization of nanoporous carbons with high accessible surfaces areas and their application in the field of energy storage. Electochemical double layer capacitors are able to store and release energy very fast. Porous carbons are commonly used as electrode materials due to their high surface area. In addition, the pore sizes of the carbons are of decisive importance. Hydrogen is an important carrier of energy of which porous carbons are also used as storage materials. In the scope of the work numerous carbons were synthesized and characterized as well as extensively investigated as electrode materials for electrochemical double layer capacitors and hydrogen storage materials. Using a novel model, the influence of the carbon pore sizes on the electrochemical storage capacitance and the hydrogen uptake capacity could be demonstrated.

Das Ziel der Arbeit bestand in der Synthese und Charakterisierung von nanoporösen Kohlenstoffen mit hohen zugänglichen Oberflächen und deren Anwendung im Bereich der Energiespeicherung. Elektochemische Doppelschichtkondensatoren sind in der Lage schnell Energie zu speichern und diese abzugeben. Als Elektrodenmaterialien werden häufig poröse Kohlenstoffe eingesetzt aufgrund ihrere hohen Oberfläche. Zusätzlich sind die Porengrößen der Kohlenstoffe von entscheidender Bedeutung. Wasserstoff ist ein wichtiger Energieträger zu dessen Speicherung ebenfalls poröse Kohlenstoffe eingesetzt werden. Im Rahmen der Arbeit wurden zahlreiche Kohlenstoffe dargestellt und charakterisiert sowie als Elektrodenmaterialien für elektrochemische Doppelschichtkondensatoren und poröse Wasserstoffspeicher ausgiebig untersucht. Mittels eines neuartigen Modells konnte der Einfluss der Porengrößen der Kohlenstoffe auf die elektrochemische Speicherkapazität sowie die Wasserstoffaufnahmekapazität demonstriert werden.