Prof. Dr. Alfred Ludwig ist Inhaber des Lehrstuhl Materials Discovery and Interfaces und leitet das Zentrum für grenzflächenbasierte Hochleistungswerkstoffe ZGH.
ERC Synergy Grant Projekt
RUB, Marquard
ERC Synergy Grant 2023
Gesteuerte Evolution von Katalysatoren
Leistungsfähig und haltbar sollen Katalysatoren sein. Um sie zu finden, gehen vier Teams systematisch gemeinsam mit neuen Konzepten auf die Suche.
Wasserstoff gilt als Energieträger der Zukunft. Für seine Herstellung müssen Reaktionen katalysiert werden, die teils unter extremen Bedingungen stattfinden. Bisherige Elektrokatalysatoren halten das meist nicht lange aus – neue Materialien werden benötigt, die sowohl leistungsstark als auch langlebig sind, und idealerweise keine teuren und knappen Elemente enthalten. Mit einem neuen Ansatz macht sich ein dänisch-deutsch-schweizerisches Forschungskonsortium systematisch im Projekt „Directed Evolution of Metastable Electrocatalyst Interfaces for Energy Conversion”, kurz DEMI, auf die Suche.
Die Stecknadel im Heuhaufen
Besonders vielversprechend als Elektrokatalysatoren sind Materialien, die aus fünf oder mehr Elementen bestehen. Die Forschenden suchen damit praktisch die Stecknadel im Heuhaufen, denn es gibt eine schier unendliche Zahl möglicher Verbindungen. Um darin gezielt auf die Suche gehen zu können, bündeln die Wissenschaftler Prof. Dr. Jan Rossmeisl von der Universität Kopenhagen (Dänemark), Prof. Dr. Alfred Ludwig von der Ruhr-Universität Bochum, Prof. Dr. Karl Mayrhofer vom Helmholtz-Institut Erlangen Nürnberg/Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg und Prof. Dr. Matthias Arenz von der Universität Bern (Schweiz) ihre Expertise.
Ziel der Forschenden ist es, Materialien zu finden, die auch unter Last lange leistungsfähig sind.
Für die Anwendung sind vor allem drei Reaktionen bedeutend: Für Brennstoffzellen die Sauerstoff-Reduktionsreaktion, die bereits gut verstanden ist, und die Sauerstoff-Entwicklungsreaktion – kurz OER von Oxygen Evolution Reaction. Diese gilt als Schlüsselreaktion, da sie unter so schwierigen Bedingungen stattfindet, dass sich fast alle bisherigen Katalysatoren binnen kurzer Zeit auflösen. Die dritte wichtige Reaktion ist die CO2-Reduktionsreaktion. Dabei geht es weniger um die Haltbarkeit der Katalysatoren als vielmehr um ihre Selektivität, da man CO2 in sinnvoll zu nutzende andere Stoffe umwandeln möchte, und zwar möglichst effizient und ausschließlich.
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