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@INPROCEEDINGS{Haegel:823878,
author = {Haegel, Franz-Hubert and Esser, Odilia and Gao, Zhan and
Zimmermann, Egon and Huisman, Johan Alexander and Vereecken,
Harry and Ilić, Marija and Lolić, Aleksandar and Zekić,
Andrijana A.},
title = {{SIP} an {B}iokohlen - {N}eue {E}rgebnisse und neue
{E}insichten in das elektrochemische {M}odell von {W}ong
({G}eophysics 1979, 44(7), 1245-1265)},
reportid = {FZJ-2016-06517},
year = {2016},
abstract = {Biokohlen unterscheiden sich je nach Ausgangsmaterial und
Herstellungsverfahren mitunter beträchtlich. Bei den
Herstellungsverfahren kann man im Wesentlichen drei Typen
unterscheiden. Die Pyrolyse, d.h. die Erhitzung auf 300-800
°C unter Sauerstoffausschluss, die Vergasung, d.h. die
Erhitzung unter Zusatz eines Oxidationsmittels im
Unterschuss vorwiegend bei noch höheren Temperaturen und
die hydrothermale Karbonisierung. Letztere findet im
Gegensatz zu den ersten beiden im Kontakt des zu
karbonisierenden Materials mit einer Wasserphase unter Druck
bei Temperaturen von 150-300 °C statt. Die Produkte der
hydrothermalen Karbonisierung unterscheiden sich deshalb
beträchtlich von denen der beiden anderen Verfahrenstypen.
Die hydrothermale Karbonisierung ist besonders vorteilhaft,
wenn das Ausgangsmaterial eine hohe Feuchte hat und bei den
anderen beiden Verfahren viel Energie verbraucht wird, um
die Feuchte aus dem Material auszutreiben. In diesem Beitrag
werden die Ergebnisse aus der Bestimmung
oberflächenfunktioneller Gruppen durch Boehm-Titration und
elektrischer Messungen mit spektraler induzierter
Polarisation (SIP) für eine pyrolytische Kohle aus
Kiefernholz und einer Kohle aus der hydrothermalen
Karbonisierung von Miscanthus giganteus (Elefantengras)
verglichen. Die Kohle aus der hydrothermalen Karbonisierung
enthält deutlich mehr funktionelle Gruppen, zeigt aber nur
eine relativ geringe elektrische Polarisation in
wassergesättigten Mischungen mit Sand. Die pyrolytische
Kohle, die mit einer langen Kontaktzeit bei 400 °C
hergestellt worden war, zeigt dagegen eine sehr hohe
Polarisation und im Gegensatz zu der anderen Kohle keine
Abhängigkeit des Phasenwinkels vom Elektrolytgehalt des
Wassers. Daraus kann geschlossen werden, dass der
Polarisationsmechanismus für beide Kohlen unterschiedlich
ist. Während bei der Kohle aus der hydrothermalen
Karbonisierung im Wesentlichen eine Polarisation durch
Verschiebung der Ionen in der elektrischen Doppelschicht
stattfindet, erfolgt bei der pyrolytischen Kohle eine
Polarisation der Elektronenverteilung in den elektronisch
leitenden Kohlepartikeln. Die SIP-Spektren solcher
Materialien lassen sich mit der Theorie von Wong
beschreiben, welche die Leckströme durch Redox-Reaktionen
über die Partikel-Elektrolyt-Grenzfläche
mitberücksichtigt. Die Messwerte für die Kohle aus
Kiefernholz lassen sich bei Verwendung sinnvoller Parameter
mit dieser Theorie recht gut beschreiben, wenn man in
Betracht zieht, dass einige der Voraussetzungen der Theorie
nicht erfüllt sind. Elektronenmikroskopische Aufnahmen
zeigen, dass die pyrolytische Kohle eine hohe Porosität
besitzt, weswegen die Kontaktfläche mit dem Elektrolyt
verglichen mit der Kontaktfläche starrer Kugeln, wie sie
die Theorie voraussetzt, wesentlich größer wird. Deshalb
muss ein wesentlich höherer Volumenanteil an Kohle in das
theoretische Modell eingesetzt werden, um die gemessene
Peakhöhe des Phasenwinkels zu erhalten. Eine
Weiterentwicklung der Theorie von Wong wäre deshalb
anzustreben.},
month = {Sep},
date = {2016-09-22},
organization = {17. Seminar "Hochauflösende
Geoelektrik" und Workshop des AK
Induzierte Polarisation der DGG,
Leipzig (Germany), 22 Sep 2016 - 23 Sep
2016},
subtyp = {After Call},
cin = {IBG-3 / ZEA-2},
cid = {I:(DE-Juel1)IBG-3-20101118 / I:(DE-Juel1)ZEA-2-20090406},
pnm = {255 - Terrestrial Systems: From Observation to Prediction
(POF3-255)},
pid = {G:(DE-HGF)POF3-255},
typ = {PUB:(DE-HGF)6},
url = {https://juser.fz-juelich.de/record/823878},
}