Elektrochemische EnergiespeicherElektrochemische Doppelschichtkondensatoren, auch \u0084Superkondensatoren\u0093 oder \u0084Supercaps\u0093 genannt, speichern elektrische Ladung in einer elektrochemischen Doppelschicht an der Elektroden-Elektrolytgrenzfl\u00e4che. Sie besitzen das Potential als effiziente, kosteng\u00fcnstige und umweltfreundliche Kurzzeitenergiespeicher den Einsatz moderner Konzepte zum regenerativen Energieeinsatz, wie etwa Photovoltaiksysteme, zu erm\u00f6glichen und deren Leistungsf\u00e4higkeit deutlich zu verbessern.Im Vergleich zu Batterien haben Superkondensatoren deutlich k\u00fcrzere Ladezeiten, die in der Gr\u00f6\u00dfenordnung von Sekunden liegen. Zudem besitzen reine Doppelschichtkondensatoren sehr hohe Lebensdauern und k\u00f6nnen ohne merkliche Einbu\u00dfen \u00fcber nahezu beliebig viele Zyklen reproduzierbar geladen und entladen werden, w\u00e4hrend die Lebensdauer handels\u00fcblicher Batterien dagegen auf einige tausend Zyklen beschr\u00e4nkt ist. Aufgrund dieser Eigenschaften eignen sich derartige Speicherelemente besonders in Anwendungen mit hohen zeitlichen Fluktuationen und gro\u00dfen Energie- und Leistungsdichten, wie etwa bei Hybridautos oder zur Gl\u00e4ttung von Leistungsspitzen bei Photovoltaikanlagen.Die Speicherkapazit\u00e4t und damit die Energiedichte reiner Doppelschichtkondensatoren sind allerdings beschr\u00e4nkt, da die zur Ladungsspeicherung ben\u00f6tigte Oberfl\u00e4che nicht beliebig vergr\u00f6\u00dfert werden kann. Ein Ansatz, die Ladungsspeicherung weiter zu verbessern ist die Verwendung von Hybridsystemen, die durch Einbringung von aktiven Materialien (Metalloxiden, Polymeren) durch einen Batterieeffekt aufgrund reversibler Redoxprozesse zus\u00e4tzliche Ladung speichern k\u00f6nnen.Ziel des Promotionsvorhabens ist es deshalb, die Prozesse der Ladungsspeicherung in den nanopor\u00f6sen Kohlenstoff-basierten Elektroden derartiger Hybridkondensatoren systematisch zu untersuchen und den Einfluss der mikroskopischen Kenngr\u00f6\u00dfen zu quantifizieren. Um eine Leistungsverbesserung zu erzielen ist es notwendig, die limitierenden Prozesse der Ladungsspeicherung im Hybridkondensator und die bei den gegenw\u00e4rtigen Ans\u00e4tzen auftretende Degradation der Batteriekomponente zu verstehen.Zu Beginn des Projektes soll zun\u00e4chst ein Referenzsystem als Standard f\u00fcr die weiteren Hybridelektroden aus Kohlenstoff-basierten Materialien und Metalloxid etabliert werden. In einem anschlie\u00dfenden Schritt wird der Einfluss unterschiedlicher Metalloxide, die in diese Elektroden eingebracht werden, strukturell und elektrochemisch analysiert. Die Ergebnisse werden anhand theoretischer Modellvorhersagen interpretiert und bewertet. Durch die Analyse der Daten werden Informationen zu den mikro- und mesoskopischen Prozessen der Ladungsspeicherung gewonnen und Strategien f\u00fcr weitere Optimierungsschritte entwickelt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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