Dr. Raül Garcia Diez auf internationaler Synchrotronkonferenz mit Posterpreis ausgezeichnet
Verleihung des Posterpreises an Raül Garcia Diez. © SRI 2018
HZB-Forscher stellt einzigartige operando-Charakterisierungsmethode vor
Der HZB-Physiker Raül Garcia Diez ist auf der internationalen Konferenz „Synchrotron Radiation Instrumentation 2018“ (SRI 2018) in Taiwan mit einem Posterpreis ausgezeichnet worden. Darin stellte er vor, wie das HZB-Team mit weicher Röntgenstrahlung von BESSY II die Reaktionen in Elektrokatalysatoren „operando“ - also während des Betriebs - beobachten will.
Um katalytische Reaktionen in Materialien zu untersuchen und Einblicke in die chemischen Prozesse zu erhalten, sind „operando“-Analysen unentbehrlich. Dadurch können die Forschenden unter anderem die Mechanismen aufklären, die die Leistung und Stabilität von Elektrokatalysatoren begrenzen. Solche „operando“-Charakterisierungstechniken für Katalysatoren und Materialien in Flüssigkeiten müssen – insbesondere für den Weichröntgenbereich – jedoch oft erst entwickelt werden.
„Operando“-Untersuchungen in einem weiten Energiebereich
Dr. Raül Garcia Diez forscht in der Nachwuchsgruppe von Dr.-Ing. Marcus Bär, die diesen experimentellen Aufbau im EMIL-Labor entwickelt. Dazu gehören ein spezielles Röntgenspektrometer (HiTS: „High transmission soft x-ray emission spectrometer“) und geeignete Durchflusszellen. Die besondere Röntgenoptik des HiTS Spektrometers macht Materialuntersuchungen in einem extrem weiten Energiebereich (von 50 bis 2.000 eV) möglich.
„Unser Aufbau setzt neue Maßstäbe auf dem Gebiet der Spektroskopie mit weicher Röntgenstrahlung. Ich freue mich, dass ich auf der Konferenz über die Fortschritte beim Aufbau der EMIL Infrastruktur berichten durfte. Der Posterpreis ist eine Anerkennung für unsere Arbeit“, sagt Raül Garcia Diez.
Die „International Conference on Synchrotron Radiation Instrumentation“ findet alle drei Jahre statt. Mit ca. 800 Teilnehmenden ist sie die größte Konferenz auf diesem Gebiet; nahezu alle Synchrotron-Einrichtungen der Welt waren auf der diesjährigen Konferenz mit Präsentationen vertreten.
- 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.