Ein Aerogel ist ein extrem leichter Werkstoff, der fast nur aus Luft besteht. Man könne es mit Styropor vergleichen, sagt Professor Jochen Fricke vom Physikalischen Institut der Universität Würzburg, dessen Poren aber nur wenige Nanometer groß sind. Bis hinab auf Porengrößen von fünf Millionstel Millimetern reichen derzeit die Fähigkeiten der Hersteller. Der Stoff und seine Grundprinzip ist schon seit einigen Jahrzehnten bekannt. "Aber erst in den letzten Jahren ist die Forschung in diesem Bereich viel intensiver vorangetrieben worden", so Fricke. "Vor allem die Palette der Anwendungen ist ausgedehnt worden. Man hat zum Beispiel durchsichtige Kieselgas-Aerogele in Hausfassaden eingebaut. Diese Fassaden sind hoch wärmedämmend, lassen aber das Licht durch."
Bei der Herstellung wird eine Flüssigkeit geliert, das Gel anschließend getrocknet. Dabei entstehen die gewünschten Nanoporen. "Die Dichte ist sehr klein, typischerweise 50 bis 100 Kilogramm pro Kubikmeter", erklärt Fricke. "Aufgrund der winzig kleinen Poren ist die so genannte spezifische Oberfläche in diesen Materialien extrem hoch. Ein Gramm hat zum Beispiel eine Oberfläche von 500 Quadratmetern." Damit werden Aerogele für einen neuen Anwendungsbereich interessant: die Energietechnik. Das Ziel sind hier Aerogele, die elektrische Ladungen schnell aufnehmen, auf kleinstem Raum speichern und dann schnell wieder abgeben können. Dafür braucht man leitfähige Aerogele, und das bieten Kohlenstoff-Aerogele, sagt Jochen Fricke: "Sie können für Batteriesysteme als Superkondensatoren eingesetzt werden." Man sorgt dafür, dass sich ein Kohlenstoff-Aerosol mit Elektrolyt voll saugt. An der Grenzschicht zwischen dem Elektrolyt und dem Aerosol bildet sich dann eine elektrische Doppelschicht. "In dieser Doppelschicht kann man extrem viel Ladung speichern, diese Superkondensatoren haben riesige Kapazitäten", berichtet Fricke. Er stellte bereits kleine Knopfzellen mit 1,5 Zentimetern Durchmesser her, die es auf eine Kapazität von 10 Farad brachten: "Das ist eine Riesenkapazität, wenn man sich vorstellt, dass die gesamte Erdkugel eine Kapazität von etwa einem Zehntausendstel Farad hat." Kohlenstoff-Aerogele als neue Möglichkeit der Energiespeicherung auf engstem Raum - eine Anwendung mit Zukunft. Zwar sind schon ähnliche Produkte auf dem Markt. Aber die Würzburger Forscher glauben, die Leistungsfähigkeit des Materials noch ein gutes Stück steigern zu können.
[Quelle: Klaus Rüfer]
Bei der Herstellung wird eine Flüssigkeit geliert, das Gel anschließend getrocknet. Dabei entstehen die gewünschten Nanoporen. "Die Dichte ist sehr klein, typischerweise 50 bis 100 Kilogramm pro Kubikmeter", erklärt Fricke. "Aufgrund der winzig kleinen Poren ist die so genannte spezifische Oberfläche in diesen Materialien extrem hoch. Ein Gramm hat zum Beispiel eine Oberfläche von 500 Quadratmetern." Damit werden Aerogele für einen neuen Anwendungsbereich interessant: die Energietechnik. Das Ziel sind hier Aerogele, die elektrische Ladungen schnell aufnehmen, auf kleinstem Raum speichern und dann schnell wieder abgeben können. Dafür braucht man leitfähige Aerogele, und das bieten Kohlenstoff-Aerogele, sagt Jochen Fricke: "Sie können für Batteriesysteme als Superkondensatoren eingesetzt werden." Man sorgt dafür, dass sich ein Kohlenstoff-Aerosol mit Elektrolyt voll saugt. An der Grenzschicht zwischen dem Elektrolyt und dem Aerosol bildet sich dann eine elektrische Doppelschicht. "In dieser Doppelschicht kann man extrem viel Ladung speichern, diese Superkondensatoren haben riesige Kapazitäten", berichtet Fricke. Er stellte bereits kleine Knopfzellen mit 1,5 Zentimetern Durchmesser her, die es auf eine Kapazität von 10 Farad brachten: "Das ist eine Riesenkapazität, wenn man sich vorstellt, dass die gesamte Erdkugel eine Kapazität von etwa einem Zehntausendstel Farad hat." Kohlenstoff-Aerogele als neue Möglichkeit der Energiespeicherung auf engstem Raum - eine Anwendung mit Zukunft. Zwar sind schon ähnliche Produkte auf dem Markt. Aber die Würzburger Forscher glauben, die Leistungsfähigkeit des Materials noch ein gutes Stück steigern zu können.
[Quelle: Klaus Rüfer]