Start für neues Katalyse-Zentrum in Adlershof
Das neue CatLab (blaue Fläche) soll in unmittelbarer Nähe zu BESSY II und weiteren Laboren gebaut werden. © HZB
Mit einem interdisziplinären Architekturwettbewerb startet das Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) ein großes neues Vorhaben: Ein innovatives Labor- und Bürogebäude für die Katalyseforschung, in dem die wissenschaftliche Zusammenarbeit des HZB mit der Max-Planck-Gesellschaft (MPG) ausgebaut werden soll. Das Catlab soll zum internationalen Leuchtturm für die Katalyseforschung werden und die Entwicklung neuartiger Katalysatormaterialien vorantreiben, die für die Energiewende dringend benötigt werden.
Mit einem Architekturwettbewerb lädt das Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) Architektur- und Ingenieurbüros dazu ein, ein innovatives Büro- und Laborgebäude zu entwerfen, das Forschung auf höchstem Niveau ermöglicht. Das Gebäude soll den Nachhaltigkeitskriterien des Bundes genügen und weitgehend CO2-neutral sein.
Katalysatoren für die Energiewende
Das neue Gebäude ermöglicht die substantielle Stärkung der Forschung und Entwicklung im Bereich der Katalyse entlang der gesamten Innovationskette. Für die Energiewende spielen neuartige Katalysatormaterialien eine zentrale Rolle, um fossile Kraftstoffe durch Wasserstoff und synthetische Kraftstoffe zu ersetzen, welche mit erneuerbarer Energie produziert werden können.
Kooperation mit Max-Planck-Instituten
Daher starten das HZB, das Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion und das Fritz-Haber-Institut der MPG das Langzeitvorhaben CatLab in Berlin. Mit CatLab wollen die Partner am Standort Adlershof die Entwicklung von energierelevanten Katalysatoren international vorantreiben. Dabei ermöglicht die räumliche Nähe zu der Synchrotronquelle BESSY II und den Laboratorien mit ihren vielfältigen Analyse- und Charakterisierungsoptionen große Synergieeffekte.
Modularer Aufbau
Standort des Gebäudes ist die Magnusstraße 10 in Berlin-Adlershof. Ein wesentliches Merkmal des Gebäudes muss seine modulare Erweiterbarkeit sein. Labor- und Büroflächen sollen nahtlos mit einem Innovation Center und einer Data Science-Plattform integriert werden. Die für CatLab essentiellen Labor- und Büroanforderungen sollten mit der ersten Bauphase abgedeckt werden. Zwei weitere Gebäudeabschnitte sind vorgesehen, um den mit CatLab intensivierten Forschungsaktivitäten im Bereich Data Science einen Sitz zu geben und einen Ankerpunkt für weitere größere Industriekooperationen und Raum für Innovationen bis hin zur Anwendungsreife zu etablieren.
- Schriftrollen aus buddhistischem Schrein an BESSY II virtuell entrolltIn der mongolischen Sammlung des Ethnologischen Museums der Staatlichen Museen zu Berlin befindet sich ein einzigartiger Gungervaa-Schrein. Der Schrein enthält auch drei kleine Röllchen aus eng gewickelten langen Streifen, die in Seide gewickelt und verklebt sind. Ein Team am HZB konnte die Schrift auf den Streifen teilweise sichtbar machen, ohne die Röllchen durch Aufwickeln zu beschädigen. Mit 3D-Röntgentomographie erstellten sie eine Datenkopie des Röllchens und verwendeten im Anschluss ein mathematisches Verfahren, um den Streifen virtuell zu entrollen. Das Verfahren wird auch in der Batterieforschung angewandt.
- Langzeittest zeigt: Effizienz von Perowskit-Zellen schwankt mit der JahreszeitAuf dem Dach eines Forschungsgebäudes am Campus Adlershof läuft ein einzigartiger Langzeitversuch: Die unterschiedlichsten Solarzellen sind dort über Jahre Wind und Wetter ausgesetzt und werden dabei vermessen. Darunter sind auch Perowskit-Solarzellen. Sie zeichnen sich durch hohe Effizienz zu geringen Herstellungskosten aus. Das Team um Dr. Carolin Ulbrich und Dr. Mark Khenkin hat Messdaten aus vier Jahren ausgewertet und in der Fachzeitschrift Advanced Energy Materials vorgestellt. Dies ist die bislang längste Messreihe zu Perowskit-Zellen im Außeneinsatz. Eine Erkenntnis: Standard-Perowskit-Solarzellen funktionieren während der Sommersaison auch über mehrere Jahre sehr gut, lassen jedoch in der dunkleren Jahreszeit etwas nach. Die Arbeit ist ein wichtiger Beitrag, um das Verhalten von Perowskit-Solarzellen unter realen Bedingungen zu verstehen.
- Natrium-Ionen-Batterien: Neuer Speichermodus für KathodenmaterialienBatterien funktionieren, indem Ionen zwischen zwei chemisch unterschiedlichen Elektroden gespeichert und ausgetauscht werden. Dieser Prozess wird Interkalation genannt. Bei der Ko-Interkalation werden dagegen sowohl Ionen als auch Lösungsmittelmoleküle in den Elektrodenmaterialien gespeichert, was bisher als ungünstig galt. Ein internationales Team unter der Leitung von Philipp Adelhelm hat nun jedoch gezeigt, dass die Ko-Interkalation in Natrium-Ionen-Batterien mit den geeigneten Kathodenmaterialien funktionieren kann. Dieser Ansatz bietet neue Entwicklungsmöglichkeiten für Batterien mit hoher Effizienz und schnellen Ladefähigkeiten. Die Ergebnisse wurden in Nature Materials veröffentlicht.