Die Ohio University hat vom Energieministerium 2 Millionen US-Dollar für die Entwicklung von Produkten aus Kohleabfällen bereitgestellt

Das Energieministerium (DOE) hat bekannt gegeben, dass es sechs Forschungs- und Entwicklungsprojekte finanziert hat, die heimische Kohleressourcen für hochwertige Graphitprodukte und Kohlenstoff-Metall-Verbundwerkstoffe umnutzen werden, die in sauberen Energietechnologien eingesetzt werden können. Das Institute for Sustainable Energy and the Environment der Ohio University wurde mit zwei der sechs Auszeichnungen ausgezeichnet. Eine davon untersucht, wie Kohleabfälle als Energiespeicher genutzt werden können, und die zweite zielt darauf ab, hochleitfähigen Kohlenstoff-Metall-Verbunddraht für Elektromotoren zu entwickeln.

Das DOE vergab 999.976 US-Dollar zur Unterstützung des ersten Projekts, das sich auf die Entwicklung elektrochemischer Prozesse zur Umwandlung von Materialien auf Kohlebasis in zweidimensionale Kohlenstoffmaterialien für Superkondensatoranwendungen konzentrieren wird. Das Projekt wird vom Hauptforscher John Staser, außerordentlicher Professor für Chemie- und Biomolekulartechnik, geleitet. Darüber hinaus werden die OHIO-Fakultätsmitglieder Jason Trembly, Professor für Maschinenbau und Direktor des Instituts für nachhaltige Energie und Umwelt, und Damilola Daramola, Assistenzprofessorin für Chemie- und Biomolekulartechnik, dieses Projekt zusammen mit den Industriepartnern CFOAM LLC und Capacitech Energy unterstützen.

Superkondensatoren werden typischerweise zur Energiespeicherung verwendet. Das Projekt zielt darauf ab, fortschrittliche Prozesse zu entwickeln, den so genannten elektrochemischen Kohle-zu-2-dimensionalen-Materialien-Prozess (e-Coal2D), um kohlebasierte Materialien in neue Materialien umzuwandeln, die die Kapazität elektrochemischer Superkondensatoren erhöhen. CFOAM, einer der Branchenpartner, hat aus Kohle gewonnene Materialien entwickelt, die als Rohstoff für die Herstellung des Endprodukts dienen. Anschließend wird Capacitech Energy, ein führender Anbieter von kabelbasierten Kondensatoren, die zweidimensionalen Materialien in seinen Systemen bewerten.

Aufgrund ihrer einzigartigen Struktur und Zusammensetzung eignet sich Kohle gut als Rohstoff für die Herstellung verschiedener hochwertiger Kohlenstoffprodukte. Das ultimative Ziel dieses Projekts besteht darin, weiterhin Wege zu finden, Kohleabfälle neu zu denken, um Treibhausgasemissionen zu reduzieren und Arbeitsplätze zu schaffen.

Unter der Leitung des Hauptforschers Yahya Al-Majali, Assistenzprofessor für Maschinenbau und stellvertretender Direktor des Instituts für nachhaltige Energie und Umwelt, zielt dieses Projekt darauf ab, kostengünstige Kohlenstoff-Metall-Verbundwerkstoffe mit verbesserten elektrischen Masseneigenschaften für den Einsatz in Elektromotoren zu entwickeln. Dieses Projekt wurde aus einer umfassenderen Mission heraus entwickelt, um die amerikanische Energieeffizienz zu steigern und die Treibhausgasemissionen weltweit zu reduzieren.

Unter Verwendung von Materialien, die aus Kohleabfällen gewonnen werden, insbesondere Nanographit und Graphen, werden Kohlenstoff-Metall-Verbundwerkstoffe mithilfe neuartiger Metallumformverfahren hergestellt. Anschließend wird die Leistung des fertigen Materials, das in Form eines ultraleitfähigen Drahtes vorliegen wird, getestet und quantifiziert, um sicherzustellen, dass es für reale Anwendungen geeignet ist. Der Draht soll in Elektromotoranwendungen eingesetzt werden, was die Technologie zur letztendlichen Reduzierung der Treibhausgasemissionen weiter unterstützt.

Der Zuschuss des DOE beläuft sich auf insgesamt 1 Million US-Dollar mit einem Kostenanteil von 250.000 US-Dollar. Zu den Industriepartnern zählen MetalKraft Technologies LLC, Fisk Alloy Inc., CONSOL Innovations, Hydro Precision Tubing North America, AmeriCarbon LLC, SP2 Carbon Technology Co und Clear Skies Consulting LLC. Darüber hinaus wird ein Team von OHIO-Forschern dieses Projekt unterstützen, darunter Jason Trembly und David Drabold, angesehener Professor für Physik.

Die Einführung von aus Kohle gewonnenen graphitischen Kohlenstoffen in Elektrodrähten könnte den amerikanischen Energieverbrauch erheblich senken, bis zu 14 Millionen Tonnen Kohlendioxidemissionen verhindern und den Verbrauchern jährlich 4,3 Milliarden US-Dollar einsparen, wenn nur 20 Prozent der Wechselstrommotoren ultraleitfähige Drähte verwenden. Schließlich wird diese Technologie möglicherweise neue Arbeitsplätze im verarbeitenden Gewerbe für Kohlegemeinden schaffen.