Neue Nachwuchsgruppe zur Elektrokatalyse am HZB
Dr. Michelle Browne (hier bei der Graduiertenfeier in Dublin) baut nun am HZB eine Nachwuchsgruppe auf. © privat
Dr. Michelle Browne baut ab August am HZB ihre eigene Nachwuchsgruppe auf, die von der Helmholtz-Gemeinschaft für die kommenden fünf Jahre mitfinanziert wird. Die Elektrochemikerin aus Irland forscht an elektrolytisch aktiven neuartigen Materialsystemen und will Elektrokatalyseure der nächsten Generation entwickeln, zum Beispiel für die Wasserstoffproduktion. Damit findet sie am HZB eine passende Umgebung für ihr Forschungsthema.
Michelle Browne hat 2016 an der University of Dublin, Trinity College Dublin (TCD), Irland, promoviert und im Anschluss an Universitäten in Belfast, Prag sowie Dublin geforscht. Sie erhielt renommierte Stipendien und Preise, zum Beispiel die Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowship, die L’Oréal UNESCO Rising Talent UK & Ireland Fellowship 2021 und den Clara Immerwahr Award.
Im Zentrum ihrer Forschung steht die Synthese von neuartigen katalytisch aktiven Materialien wie den Übergangsmetalloxiden und den MXenen. Diese Materialsysteme will sie charakterisieren und gezielt optimieren, um Elektrolyseure der nächsten Generation zu entwickeln, zum Beispiel, um mit Sonnenlicht grünen Wasserstoff zu produzieren. Diese Elektrolyseure sollen außerdem aufskalierbar und industriell nutzbar sein.
Elektrokatalyse: Von der Synthese zum Bauteil
Das Forschungsvorhaben von Michelle Browne passt hervorragend zur Forschung am Institut für Solare Brennstoffe und im Rahmen von CatLab. „Am HZB stehen mir vielfältigste Untersuchungsmethoden zur Verfügung, von der Rasterelektronenmikroskopie bis zu den unterschiedlichen Instrumenten an BESSY II, die auch operando-Analysen ermöglichen“, sagt Michelle Browne. Eine Anbindung von Michelle Browne an der Technische Universität Berlin im Institut für Chemie ist vorgesehen. Ab Herbst stellt Browne Postdocs und Promovierende für ihr Team ein.
- Batterieforschung: Alterungsprozesse operando sichtbar gemachtLithium-Knopfzellen mit Elektroden aus Nickel-Mangan-Kobalt-Oxiden (NMC) sind sehr leistungsfähig. Doch mit der Zeit lässt die Kapazität leider nach. Nun konnte ein Team erstmals mit einem zerstörungsfreien Verfahren beobachten, wie sich die Elementzusammensetzung der einzelnen Schichten in einer Knopfzelle während der Ladezyklen verändert. An der Studie, die nun im Fachjournal Small erschienen ist, waren Teams der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB), der Universität Münster sowie Forschende der Forschungsgruppe SyncLab des HZB und des Applikationslabors BLiX der Technischen Universität Berlin beteiligt. Ein Teil der Messungen fand mit einem Instrument im BLiX-Labor statt, ein weiterer Teil an der Synchrotronquelle BESSY II.
- 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.