06. November 2023 | Prof. Dr. Karl Mayrhofer hat einen ERC Synergy Grant erhalten. Die besondere europäische Förderung umfasst einen Zeitraum von sechs Jahren und beträgt insgesamt 10 Mio. € für das jeweilige Konsortium. Die Förderung erhält der Chemiker, der an der FAU forscht, für seine Arbeit zum Thema Materialien für Elektrokatalysatoren.
Gleich zwei Forscher der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) dürfen sich über einen Synergy Grant freuen. Der Synergy Grant ist eine der höchstdotierten Förderungen des Europäischen Forschungsrates (ERC). Einer der beiden Forscher, der Chemiker Prof. Dr. Karl Mayrhofer, erhält die Unterstützung für seine Arbeiten zur Elektrokatalyse.
Der ERC Synergy Grant ist der einzige europäische Förderpreis, der ausschließlich an Konsortien aus mehreren Forschungsgruppen vergeben wird. Damit will der ERC herausragende Vorhaben unterstützen, die nur durch die Bündelung unterschiedlicher Perspektiven, Fähigkeiten und Ressourcen zu bewältigen sind.
Für die Wasserstoffherstellung müssen Reaktionen katalysiert werden, die unter teils extremen Bedingungen stattfinden. Bisherige Elektrokatalysatoren halten das meist nicht lange aus. Für den Wasserstoffhochlauf werden indes langlebige und kostengünstige Elektrokatalysatoren benötigt. Daher bedarf es Materialien, die leistungsstark sind und idealerweise keine seltenen und teuren Elemente enthalten. Der Chemiker hat es sich zur Aufgabe gemacht, das ideale Material bzw. die richtige Materialienkombination herauszufinden.
Materialbibliothek für Elektrokatalysatoren
Im Projekt „Directed Evolution of Metastable Electrocatalyst Interfaces for Energy Conversion”, kurz DEMI, machen sich Forschende aus Deutschland, Dänemark und der Schweiz auf die systematische Suche:
„Besonders vielversprechend für Elektrokatalysatoren sind Materialien, die aus fünf oder mehr Elementen bestehen“, erklärte Prof. Dr. Karl Mayrhofer, Forschungsdirektor am Helmholtz-Institut Erlangen-Nürnberg (HI ERN). „Wir suchen damit praktisch die Stecknadel im Heuhaufen, denn es gibt eine schier unendliche Zahl möglicher Verbindungen.“
Das Projektteam verfolgt eine besondere Strategie: Es berechnet und simuliert aussichtsreiche Materialkombinationen, nimmt daran kleinere Veränderungen vor und prüft, ob sie sich positiv oder negativ auswirken. Auf diese Weise verfolgen die Forscherinnen und Forscher den Weg zu immer besseren Werkstoffen. Eine Art Materialbibliothek soll es ermöglichen, Tausende Verbindungen gleichzeitig herzustellen, diese dann extremen elektrochemischen Bedingungen auszusetzen und somit schnell die „Überlebensfähigen“ zu identifizieren.
Materialien für Elektrolyse und Brennstoffzellen
Am HI ERN, das über eine enorme Ausstattung und Expertise für die Hochdurchsatzprüfung von Materialien verfügt, werden die aussichtsreichen Kandidaten auf ihre elektrochemische Leistungsfähigkeit hin untersucht. Im Zentrum steht die sekundenschnelle, gleichzeitige Erfassung von Aktivität und Stabilität unter verschiedenen Betriebsbedingungen.
Prof. Dr. Karl Mayrhofer erklärte: „Unser datengetriebener, vernetzender Ansatz wird Katalysatoren stabiler und leistungsfähiger machen. Ziel ist es, sowohl die Wasserelektrolyse als auch den Betrieb von Brennstoffzellen effizienter zu gestalten.“
Neben Forschungen zu neuen Katalyse-Materialien gibt es auch viele Bemühungen, die aktuell verwendeten seltenen und teuren Edelmetalle zurückzugewinnen und zu recyceln.
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