Projekttitel:
Grundlagen elektrochemischer Phasengrenzen (GEP)
Laufzeit:
01.01.2017 - 31.12.2020
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Kurzbeschreibung:
Effizientes Zwischenspeichern von Energie – Materialforschung macht’s möglich
Erneuerbare Energien tragen einen großen Teil zur Energiewende bei. Da diese Energien nicht immer dann anfallen, wenn wir sie am dringendsten brauchen, ist die Energiezwischenspeicherung von zentraler Bedeutung. Elektrische Energie lässt sich am besten in Form von chemischen Brennstoffen wie z.B. Wasserstoff speichern. Der Vorgang dieser „power to gas“ genannten Energieumwandlung ist physikalisch-chemisch die Elektrolyse von z.B. Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff. Bei Bedarf können die synthetisierten Brennstoffe später wieder dazu genutzt werden, elektrische Energie zu erzeugen. Die erforderlichen elektro-chemischen Prozesse die bei der Brennstofferzeugung ablaufen sind aber sehr komplex und noch nicht hinreichend aufgeklärt, um preiswerte und marktfähige Systeme entwickeln zu können.
Genau hier setzt nun der Forschungsverbund „Grundlagen elektrochemischer Phasengrenzflächen“ an. Die Partner wollen gemeinsam neueste technische Entwicklungen der Oberflächenphysik nutzbar machen und im Zusammenspiel mit neuen theoretischen Modellen die Grundlagen von elektrochemischen Reaktionen aufklären. Das Verständnis dieser Reaktionen erlaubt die Verbesserung von Materialsystemen, so dass diese effizient und dauerhaft elektrische Energie in speicherbare chemische Energie umwandeln können. In der Kombination von Theorie (Uni Ulm und CEC Mühlheim) und Experiment (TU Darmstadt, FHI Berlin und HZB Berlin) sollen elektrochemische Synthese-Reaktionen an Elektroden aus Metallen, Halbleitern und Oxiden, die für jeweils unterschiedliche Anwendungen eingesetzt werden können, auf atomarer Ebene erforscht werden.
Das Ersetzen teurer Edelmetall-Katalysatoren oder umweltschädlicher Schwermetalle und die Verbesserung der Prozessführung benötigen sehr genaue materialspezifische Kenntnisse der elektrochemischen Reaktionen an der jeweils eingesetzten Elektrode unter Prozessbedingungen. Der hier verfolgte Ansatz mit enger Verschränkung von Theorie und Experiment soll Forschung mit empirischen, anwendungsgetriebenen F&E-Aktivitäten verbinden und das notwendige Grundlagenwissen für die Entwicklung effizienter Speichermedien durch die Industrie in Deutschland befördern.
Beteiligte Forschungsstellen und deren Aufgaben:
TU Darmstadt (Verbundkoordinator)
Aufgabe:
Grundlagen der elektrochemischen Phasengrenzen von Halbleiter/Elektrolyt-Grenzflächen
Kontakt:
Prof. Dr. Wolfram Jaegermann
TU Darmstadt, FG Oberflächenforschung, FB 11
Jovanka-Bontschits-Str. 2
64287 Darmstadt
Tel: +49 6151 16 20769
E-Mail: jaegermann@surface.tu-darmstadt.de
Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft, Berlin
Aufgabe:
Grundlagen der elektrochemischen Phasengrenzen von Metall(oxid)/Elektrolyt-Grenzflächen
Kontakt:
Dr. Axel Knop-Gericke
Tel: +49 30 8413-4422
E-Mail: knop@fhi-berlin.mpg.de
Helmholtz-Zentrum Berlin
Aufgabe:
Experimentelle Untersuchung der Phasengrenzen
Kontakt:
Universität Ulm
Aufgabe:
Theoretische Untersuchungen an elektrochemischen Grenzflächen
Kontakt:
Prof. Dr. Timo Jacob
Tel: +49 731 50-25401
E-Mail: timo.jacob@uni-ulm.de
Max-Planck-Institut für chemische Energiekonversion, Mülheim
Aufgabe:
Simulation von Oxide/Metalloxidzentren
Kontakt:
Prof. Dr. Alexander Auer
Tel: +49 208 306-3581
E-Mail: alexander.auer@cec.mpg.de
