Carbon-Nanofasern aus Kohlendioxid

Mit ihren besonders guten mechanischen Eigenschaften sind Carbonfasern als Verstärkungsmaterial in Kompositwerkstoffen für den Leichtbau von hohem Interesse. Heute werden sie in einem kostenintensiven Verfahren auf Basis von Erdöl erzeugt. An einer alternativen Rohstoffquelle arbeiten Wissenschaftler an der George Washington University in den USA. Das Team um Stuart Licht entwickelte eine Elektrolysereaktion, mit der Carbonfasern aus dem Klimagas Kohlendioxid als Rohstoffquelle gewonnen werden können.

Carbonnanofasern mit einer Länge von bis zu 200 Mikrometern

In einem Behältnis mit geschmolzenem Lithiumkarbonat unter Beimischung einiger zusätzlicher Metalle tauchten die Wissenschaftler eine Stahl- und eine Nickel-Elektrode in einen Elektrolyten. Nach Zugabe von Lithiumoxid ließen sie Kohlendioxid einströmen, an der Schmelze wurde eine elektrische Spannung angelegt. Dabei konnten mehrere Reaktionen festgestellt werden: Das Lithiumdioxid reagiert mit dem einströmendem Kohlendioxid zu Lithiumkarbonat, was sich in der weiteren Elektrolyse in Lithiumoxid, Sauerstoff und Kohlenstoff zersetzt.

Als Ergebnis setzten sich an der Stahlelektrode dünne Kohlenstoff-fasern mit einer Länge von bis zu 200 Mikrometern ab. Durch Variation der Parameter wie die Zusammensetzung des Elektrolyten, die Stromstärke sowie die Heiztemperatur konnten Stuart Licht und sein Team eine Ausbeute von bis zu 95 Prozent erzielen.

Forschungsbericht unter: www.pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.5b02427