The potential of biomass-derived activated carbons for hydrogen storage

Titel in Übersetzung: Das Potenzial von aus Biomasse gewonnenen Aktivkohlen für die Wasserstoffspeicherung

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

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Abstract

Gewohnheiten sind ein grundlegender Bestandteil im Leben eines jeden Menschen und einige von diesen müssen geändert werden, um einen Schritt vorwärts bei der Verlangsamung der globalen Erwärmung zu machen. So seltsam es auch klingen mag, die häufigste Angewohnheit, jeden Morgen eine frisch gebrühte Tasse Kaffee zu genießen, kann in gewissem Maße zu dieser Verlangsamung beitragen. Der verbrauchte Kaffeesatz kann nach chemischer Behandlung zur Speicherung des Treibstoffs der Zukunft verwendet werden, nämlich Wasserstoff. Die Speicherung von Wasserstoff in aktivierten Kohlenstoffen, die aus biologischen Abfallstoffen synthetisiert werden, trägt in zweierlei Hinsicht zur Lösung des Problems bei. Erstens steigt für den Übergang zu einer kohlenstofffreien Gesellschaft der Bedarf an elektrifizierten Fahrzeugen, den batteriebetriebene Autos allein nicht stemmen können. Daher sind wasserstoffbetriebene Autos, die eine Brennstoffzelle zur Stromerzeugung nutzen, eine vielversprechende Ergänzung in diesem Bereich. Diese Brennstoffzellen benötigen gasförmigen Wasserstoff, der in Aktivkohle gespeichert werden kann. Zum anderen können die Abfälle wieder einer neuen Nutzung zugeführt werden, was die Nachhaltigkeit eines solchen Speichersystems noch weiter erhöht. In dieser Arbeit wurden die strukturellen Eigenschaften von drei biologisch gewonnenen Aktivkohlen, nämlich verbrauchter Kaffeesatz, Silberhäutchen von Kaffeebohnen und Feinanteile aus der Papierproduktion, untersucht. Dies erfolgte durch den Einsatz von Raman-Spektroskopie, Röntgenstreuung und Gassorptionsanalyse mit verschiedenen Gasen. Um die Wasserstoffspeicherkapazität zu bewerten, wurden Niederdruck-Wasserstoffsorptionsexperimente bei drei verschiedenen Temperaturen (77, 87 und 97 K) durchgeführt. Es wurde festgestellt, dass die Porenweite, die spezifische Oberfläche und das Porenvolumen eine wichtige Rolle für die Wasserstoffaufnahmefähigkeit spielen. Mit abnehmender mittlerer Porenweite stieg die Wasserstoffaufnahme bei 1 bar und 77 K an. Die aus Kaffeesatz gewonnene Probe hat die höchste Aufnahme von 2,81 Gew.-%, gefolgt von der Kaffeesilberhaut mit einer Aufnahme von 2,77 Gew.-% und 1,47 Gew.-% für die aus Feinanteilen synthetisierte Probe. Die ersten beiden Materialien weisen aufgrund ihrer relativ hohen Wasserstoffaufnahme bei niedrigen Drücken ein großes Potenzial für eine Anwendung in Wasserstoffspeichern auf.
Titel in ÜbersetzungDas Potenzial von aus Biomasse gewonnenen Aktivkohlen für die Wasserstoffspeicherung
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Kostoglou, Nikolaos, Mitbetreuer (intern)
  • Paris, Oskar, Betreuer (intern)
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2021

Bibliographische Notiz

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Schlagwörter

  • Wasserstoffspeicher
  • nanoporöse aktivierte Kohlenstoffe
  • Röntgenstreuung
  • Ramanspektroskopie
  • Gas Sorptionsanalyse

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