HZB beteiligt sich an zwei Exzellenzclustern
Am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) forschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an neuartigen Materialsystemen, die Energie umwandeln oder speichern können. Diese Kompetenzen bringt das HZB nun auch in die Exzellenzcluster „MATH+“ und „UniSysCat“ ein, die von Berliner Universitäten koordiniert werden. Die Helmholtz-Gemeinschaft fördert die HZB-Beteiligung in den nächsten drei Jahren im Rahmen des Helmholtz-Exzellenznetzwerks mit insgesamt 1,8 Millionen Euro.
Im Exzellenzcluster „MATH+“ engagiert sich Prof. Dr. Christiane Becker, die am HZB die Nanooptik-Gruppe im Bereich Erneuerbare Energien leitet. Sie untersucht und entwickelt optoelektronische Materialien mit Nanostrukturen für Solarzellen und Sensoren. Dafür arbeitet Becker eng mit Mathematikerinnen und Mathematikern in MATH+ zusammen. Gemeinsam wollen sie hocheffiziente Solarenergie-Technologien der nächsten Generation entwickeln, zum Beispiel um das Lichtmanagement in Tandem-Perowskit-Silizium-Solarzellen zu verbessern. Sie werden auch gemeinsam an hybriden Bauteilen zur Erzeugung von solaren Brennstoffen arbeiten sowie Simulations- und Optimierungsmethoden entwickeln.
MATH+ Partner
MATH+ steht für “Forschungszentrum der Berliner Mathematik / Berlin Mathematics Research Center“. Daran beteiligen sich die Freie Universität Berlin, die Humboldt-Universität zu Berlin und die Technischen Universität Berlin sowie das Weierstraß-Institut für Angewandte Analysis und Stochastik und das Zuse-Institut Berlin. Die Helmholtz-Gemeinschaft fördert die HZB-Beteiligung aus dem Impuls- und Vernetzungsfonds mit 800.000 Euro in den kommenden drei Jahren.
Excellenzcluster UniSysCat: Fokus auf der Katalyse
Im Exzellenzcluster „UniSysCat“ (Vereinigung von Systemen in der Katalyse/Unifying Systems in Catalysis) arbeiten Forscherinnen und Forscher daran, komplexe katalytische Systeme zu entwickeln. Dabei stehen katalytische Prozesse im Mittelpunkt, die mit Sonnenlicht aktiviert werden. „Diese Prozesse ermöglichen es, Sonnenlicht zu nutzen, um chemische Treibstoffe sowie energiereiche Verbindungen in einer nachhaltigen Art und Weise zu erzeugen. Eine besondere Herausforderung liegt hierbei darin, die schnellen Absorptionsprozesse im Halbleitermaterial mit den häufig sehr viel langsamer ablaufenden elektrochemischen Reaktionen des angebundenen Katalysators zu verknüpfen“, erläutert Prof. Dr. Roel van de Krol, der das HZB-Institut für Solare Brennstoffe leitet. Dabei bringt das HZB insbesondere Kompetenzen in der Materialsynthese von Dünnschicht-Absorbern, in der Photoelektrochemie und zeitaufgelöster optischer Spektroskopie ein.
UniSysCat-Partner
UniSysCat wird von der Technischen Universität Berlin koordiniert, außerdem beteiligen sich Teams der Freien Universität Berlin, der Humboldt-Universität zu Berlin, der Universität Potsdam, der Charité Universitätsmedizin Berlin, des Fritz-Haber-Instituts, des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung (MPIKG) und des Leibniz-Instituts für Molekulare Pharmakologie. Die Helmholtz-Gemeinschaft fördert die HZB-Beteiligung aus dem Impuls- und Vernetzungsfonds mit 1 Million Euro in den kommenden drei Jahren.
- Neues Instrument bei BESSY II: Die OÆSE-Endstation in EMILAn BESSY II steht nun ein neues Instrument zur Untersuchung von Katalysatormaterialien, Batterieelektroden und anderen Energiesystemen zur Verfügung: die Operando Absorption and Emission Spectroscopy on EMIL (OÆSE) Endstation im Energy Materials In-situ Laboratory Berlin (EMIL). Ein Team um Raul Garcia-Diez und Marcus Bär hat die Leistungsfähigkeit des Instruments an elektrochemisch abgeschiedenem Kupfer demonstriert.
- Grüner Wasserstoff: Käfigstruktur verwandelt sich in effizienten KatalysatorClathrate zeichnen sich durch eine komplexe Käfigstruktur aus, die auch Platz für Gast-Ionen bietet. Nun hat ein Team erstmals untersucht, wie gut sich Clathrate als Katalysatoren für die elektrolytische Wasserstoffproduktion eignen. Das Ergebnis: Effizienz und Robustheit sind sogar besser als bei den aktuell genutzten Nickel-basierten Katalysatoren. Dafür fanden sie auch eine Begründung. Messungen an BESSY II zeigten, dass sich die Proben während der katalytischen Reaktion strukturell verändern: Aus der dreidimensionalen Käfigstruktur bilden sich ultradünne Nanoblätter, die maximalen Kontakt zu aktiven Katalysezentren ermöglichen. Die Studie ist in „Angewandte Chemie“ publiziert.
- Solarzellen auf Mondglas für eine zukünftige Basis auf dem MondZukünftige Mondsiedlungen werden Energie benötigen, die Photovoltaik liefern könnte. Material in den Weltraum zu bringen, ist jedoch teuer – ein Kilogramm zum Mond zu transportieren, kostet eine Million Euro. Doch auch auf dem Mond gibt es Ressourcen, die sich nutzen lassen. Ein Forschungsteam um Dr. Felix Lang, Universität Potsdam, und Dr. Stefan Linke, Technische Universität Berlin, haben nun das benötigte Glas aus „Mondstaub“ (Regolith) hergestellt und mit Perowskit beschichtet. Damit ließe sich bis zu 99 Prozent des Gewichts einsparen, um auf dem Mond PV-Module zu produzieren. Die Strahlenhärte konnte das Team am Protonenbeschleuniger des HZB getestet.