Neue Helmholtz-Nachwuchsgruppe zur elektrochemischen Umwandlung von Kohlenstoffdioxid gestartet
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Dr. Matthew T. Mayer baut seit Mai 2017 eine Helmholtz-Nachwuchsgruppe am HZB auf. Er will erforschen, wie sich mithilfe von erneuerbaren Energien Kohlenstoffdioxid und Wasser elektrochemisch in wertvolle Kohlenwasserstoffe umwandeln lassen. Für seine Forschung erhält er jährlich 300.000 Euro für einen Zeitraum von fünf Jahren.
Um den klimaschädlichen Ausstoß von Kohlenstoffdioxid zu reduzieren, gibt es mehrere Forschungsansätze. Eine Möglichkeit ist, erneuerbare Energien zu nutzen, um Kohlenstoffdioxid und Wasser elektrochemisch umzuwandeln. Dabei entstehen Kohlenwasserstoffe wie Methan, Methanol oder Ethylen, die wichtige Rohstoffe für die chemische Industrie sind. Die größte Herausforderung dabei ist, die Energieeffizienz, die Reaktionsgeschwindigkeit und die Ausbeute bei der CO2-Katalyse zu verbessern.
Die neue HZB-Nachwuchsgruppe will neuartige Elektrokatalyse-Materialien mit heterogenen Bimetall-Oberflächen herstellen. Die katalytischen Prozesse will Mayer mithilfe der Synchrotron-, Röntgen- und Photoelektronen-Spektroskopie in-situ und in operando untersuchen. Dadurch will der Chemiker neue Einblicke in katalytische Mechanismen und die Grundsätze der Zellenentwicklung gewinnen. Ein gezieltes Design von Katalysatoren soll so möglich werden. Die Forschung hilft dabei, das Potenzial der elektrochemischen CO2-Reduktion als mögliche Technologie für die Bereitstellung von Kohlenwasserstoffen auszuloten.
Zur Person
Der US-Amerikaner Matthew T. Mayer studierte Chemie an der Boise State University, USA, und promovierte am Boston Collage. Vor seinem Wechsel an das HZB leitete er an der École Polytechnique Fédérale de Lausanne die Gruppe „Solare Brennstoffe“ im Labor für Photonik und Grenzflächen. Zuvor arbeitete er mehrere Jahre am Boston College in den USA. Er hält zwei Patente und hat zahlreiche Publikationen veröffentlicht.
Das Förderprogramm "Helmholtz-Nachwuchsgruppe"
Das Förderprogramm richtet sich an hoch qualifizierte Nachwuchskräfte, deren Promotion zwei bis sechs Jahre zurückliegt. Die Nachwuchsgruppenleiterinnen und -leiter werden durch ein maßgeschneidertes Fortbildungs- und Mentoring-Programm unterstützt. Ein Ziel des Programms ist es, die Vernetzung von Helmholtz-Zentren und Universitäten zu stärken.
- Nanosilber als Elektrokatalysator für die CO₂-VerwertungDurch Elektrolyse lässt sich CO2 zu CO reduzieren, einem Ausgangsstoff für weitere chemische Produkte wie beispielsweise Kraftstoffe. Im Rahmen des GreenQUEST-Projekts hat ein internationales Team um den HZB-Chemiker Prashanth Menezes Katalysatorschichten aus Silbernanopartikeln systematisch untersucht und dabei sowohl die Partikelgröße als auch deren Dichte variiert. Die beste Ausbeute wurde mit Nanopartikeln mit Durchmessern von etwa 10 nm erzielt, die locker verteilt waren. Darüber hinaus zeigten sie, wie sich die Wirtschaftlichkeit der elektrochemischen Zelle durch eine zusätzliche chemische Reaktion an der Anode verbessern lässt, indem gleichzeitig wertvolle Ameisensäure, Wasserstoff und CO erzeugt wird.
- BESSY II: Erster Film von Spinwellen im Nano-OszillatorSpin-Hall-Nano-Oszillatoren sind winzige Bauelemente auf Basis von ultradünnen CoFeB-Schichten. Sie wandeln Gleichstrom in Mikrowellensignale um und gelten als Option für eine besonders effiziente drahtlose Kommunikation oder für eine neue Technologie der Datenverarbeitung, die vom Gehirn inspiriert ist. Ein schwedisch-deutsches Team konnte nun an BESSY II zum ersten Mal die Magnetisierungsdynamik im Inneren eines solchen Spin-Hall-Nano-Oszillators abbilden, sozusagen filmen. Dazu nutzten sie die zeitaufgelöste Röntgen-Rastertransmissionsmikroskopie am MAXYMUS-Instrument. Die Abbildungen zeigen Merkmale von Spinwellen, die in den bisherigen indirekten Messverfahren nicht sichtbar waren. Die Studie ist in „Advanced Materials“ veröffentlicht.
- Marcel Risch wird Professor an der Freien Universität BerlinSeit August 2026 ist Marcel Risch Professor (W2-S) im Fachbereich Physik an der Freien Universität Berlin. Seine Nachwuchsgruppe wird zur Abteilung Mechanismen nachhaltiger Elektrokatalyse. Risch erforscht die fundamentalen Mechanismen elektrokatalytischer Reaktionen und entwickelt auf dieser Grundlage wissens- und datengetriebene Strategien zur Verbesserung von Elektrokatalysatoren für die nachhaltige Erzeugung von Wasserstoff, Kraftstoffen und Chemikalien.