Start für neues Katalyse-Zentrum in Adlershof
Das neue CatLab (blaue Fläche) soll in unmittelbarer Nähe zu BESSY II und weiteren Laboren gebaut werden. © HZB
Mit einem interdisziplinären Architekturwettbewerb startet das Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) ein großes neues Vorhaben: Ein innovatives Labor- und Bürogebäude für die Katalyseforschung, in dem die wissenschaftliche Zusammenarbeit des HZB mit der Max-Planck-Gesellschaft (MPG) ausgebaut werden soll. Das Catlab soll zum internationalen Leuchtturm für die Katalyseforschung werden und die Entwicklung neuartiger Katalysatormaterialien vorantreiben, die für die Energiewende dringend benötigt werden.
Mit einem Architekturwettbewerb lädt das Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) Architektur- und Ingenieurbüros dazu ein, ein innovatives Büro- und Laborgebäude zu entwerfen, das Forschung auf höchstem Niveau ermöglicht. Das Gebäude soll den Nachhaltigkeitskriterien des Bundes genügen und weitgehend CO2-neutral sein.
Katalysatoren für die Energiewende
Das neue Gebäude ermöglicht die substantielle Stärkung der Forschung und Entwicklung im Bereich der Katalyse entlang der gesamten Innovationskette. Für die Energiewende spielen neuartige Katalysatormaterialien eine zentrale Rolle, um fossile Kraftstoffe durch Wasserstoff und synthetische Kraftstoffe zu ersetzen, welche mit erneuerbarer Energie produziert werden können.
Kooperation mit Max-Planck-Instituten
Daher starten das HZB, das Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion und das Fritz-Haber-Institut der MPG das Langzeitvorhaben CatLab in Berlin. Mit CatLab wollen die Partner am Standort Adlershof die Entwicklung von energierelevanten Katalysatoren international vorantreiben. Dabei ermöglicht die räumliche Nähe zu der Synchrotronquelle BESSY II und den Laboratorien mit ihren vielfältigen Analyse- und Charakterisierungsoptionen große Synergieeffekte.
Modularer Aufbau
Standort des Gebäudes ist die Magnusstraße 10 in Berlin-Adlershof. Ein wesentliches Merkmal des Gebäudes muss seine modulare Erweiterbarkeit sein. Labor- und Büroflächen sollen nahtlos mit einem Innovation Center und einer Data Science-Plattform integriert werden. Die für CatLab essentiellen Labor- und Büroanforderungen sollten mit der ersten Bauphase abgedeckt werden. Zwei weitere Gebäudeabschnitte sind vorgesehen, um den mit CatLab intensivierten Forschungsaktivitäten im Bereich Data Science einen Sitz zu geben und einen Ankerpunkt für weitere größere Industriekooperationen und Raum für Innovationen bis hin zur Anwendungsreife zu etablieren.
- Batterieforschung mit dem HZB-RöntgenmikroskopUm die Kapazität von Lithiumbatterien weiter zu steigern, werden neue Kathodenmaterialien entwickelt. Mehrschichtige lithiumreiche Übergangsmetalloxide (LRTMO) ermöglichen eine besonders hohe Energiedichte. Mit jedem Ladezyklus wird jedoch ihre Kapazität geringer, was mit strukturellen und chemischen Veränderungen zusammenhängt. Mit Röntgenuntersuchungen an BESSY II hat nun ein Team aus chinesischen Forschungseinrichtungen diese Veränderungen erstmals experimentell mit höchster Präzision vermessen: Mit dem einzigartigen Röntgenmikroskop konnten sie morphologische und strukturelle Entwicklungen auf der Nanometerskala beobachten und dabei auch chemische Veränderungen aufklären.
- BESSY II: Neues Verfahren für bessere ThermokunststoffeUmweltfreundliche Thermoplaste aus nachwachsenden Rohstoffen lassen sich nach Gebrauch recyclen. Ihre Belastbarkeit lässt sich verbessern, indem man sie mit anderen Thermoplasten mischt. Um optimale Eigenschaften zu erzielen, kommt es jedoch auf die Grenzflächen in diesen Mischungen an. Ein Team der Technischen Universität Eindhoven in den Niederlanden hat nun an BESSY II untersucht, wie sich mit einem neuen Verfahren aus zwei Grundmaterialien thermoplastische „Blends“ mit hoher Grenzflächenfestigkeit herstellen lassen: Aufnahmen an der neuen Nanostation der IRIS-Beamline zeigten, dass sich dabei nanokristalline Schichten bilden, die die Leistungsfähigkeit des Materials erhöhen.
- Wasserstoff: Durchbruch bei Alkalischen Membran-ElektrolyseurenEinem Team aus Technischer Universität Berlin, Helmholtz-Zentrum Berlin, Institut für Mikrosystemtechnik der Universität Freiburg (IMTEK) und Siemens Energy ist es gelungen, eine hocheffiziente alkalische Membran-Elektrolyse Zelle erstmals im Labormaßstab in Betrieb zu nehmen. Das Besondere: Der Anodenkatalysator besteht dabei aus preisgünstigen Nickelverbindungen und nicht aus begrenzt verfügbaren Edelmetallen. An BESSY II konnte das Team die katalytischen Prozesse durch operando Messungen im Detail darstellen, ein Theorie Team (USA, Singapur) lieferte eine konsistente molekulare Beschreibung. In Freiburg wurden mit einem neuen Beschichtungsverfahren Kleinzellen gebaut und im Betrieb getestet. Die Ergebnisse sind im renommierten Fachjournal Nature Catalysis publiziert.