Mit neuen Materialien zur Klimaneutralität
14. August 2023
Im neuen Exzellenzcluster werden zwei innovative Wege zur Energieumwandlung eingesetzt: Die Elektrokatalyse nutzt Strom aus Windkraftanlagen und Photovoltaik, um Wasser und CO2 elektrochemisch in Wasserstoff, synthetische Kraftstoffe und Feinchemikalien umzuwandeln. Die Photokatalyse nutzt Sonnenlicht direkt für chemische Umwandlungen. © Pixabay
Neue Materialien für eine emissionsfreie Zukunft entdecken: So lautet das Ziel des neuen, kooperativen Exzellenzclusters. Im Bild das Koordinationsteam: Ulrike Diebold (TU Wien), Stefan Freunberger (IST Austria), Günther Rupprechter (Director of Research, TU Wien), Leticia González (Uni Wien) und Julia Kunze-Liebhäuser (Uni Innsbruck). © FWF/Daniel Novotny
Cluster of Excellence "Materials for Energy Conversion & Storage (MECS)"
Im Exzellenzcluster "Materials for Energy Conversion & Storage (MECS)" arbeiten Forschende der TU Wien, des IST Austria und der Universitäten Wien und Innsbruck daran, neue Technologien für effiziente Energieumwandlung und -speicherung zu schaffen, um somit den Weg zu einer klimaneutralen Gesellschaft zu ebnen. Seitens der Universität Wien ist die Chemikerin Leticia González im Board of Directors vertreten.
"Unsere Gesellschaft leidet schon jetzt unter der ungezügelten Verbrennung fossiler Brennstoffe", warnt Leticia González vom Institut für Theoretische Chemie der Universität Wien. Allgegenwärtige Klimakatastrophen und die derzeitige Inflation seien nur zwei Beispiele für negative Folgen, die uns erwarten, wenn wir uns nicht von fossilen Kraftstoffen lösen. "Ziel des neuen Exzellenzclusters ist es, Lösungen für unsere aktuelle Energiekrise vorzuschlagen", so González: "Wir werden mit grundlegender und angewandter Forschung zur Entwicklung neuer Materialien für die klimaneutrale Energieumwandlung und -speicherung beitragen."
Zwei innovative Wege vereint
Im Exzellenzcluster "Materialien für Energiekonversion und Speicherung" werden Nanokatalysatoren entwickelt, die es ermöglichen, chemische Reaktionen schnell und klimaneutral durchzuführen. Dabei werden zwei innovative Wege zur Energieumwandlung eingesetzt: die Elektrokatalyse und die Photokatalyse. Die Elektrokatalyse nutzt Strom aus Windkraftanlagen und Photovoltaik, um Wasser und CO2 elektrochemisch in Wasserstoff, synthetische Kraftstoffe und Feinchemikalien umzuwandeln. Die Photokatalyse nutzt Sonnenlicht direkt für chemische Umwandlungen.
Entscheidend ist hierbei die Speicherung erneuerbarer Energien in nachhaltigen Energieträgern: Wasser kann in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten, CO2 in wertvolle Produkte umgewandelt werden – bis hin zu klimaneutralen Ersatzstoffen für Erdgas und Erdöl.
Was ist die Exzellenzinitiative?
Mit der Exzellenzinitiative excellent=austria schlägt Österreich ein neues Kapitel in der Grundlagenforschung auf: Fünf Exzellenzcluster werden ab Sommer bzw. Herbst 2023 an elf Standorten kooperative Projekte in noch nie dagewesener Dimension starten. Forschende erhalten die Möglichkeit, herausragende Forschungsleistungen auf einem Gebiet oder auch interdisziplinär zu erreichen und dieses Forschungsfeld auf internationalem Top-Niveau langfristig in Österreich zu verankern. Die Universität Wien ist an allen fünf neu bewilligten Clusters beteiligt.
Neue chemische Lösungen, um Energie zu speichern
"Wir wollen vor allem elektro- und photokatalytisch aktive Materialien für die Herstellung von grünem Wasserstoff sowie zur Herstellung von klimaneutralen Chemikalien und Kraftstoffen entwickeln. Weiters sollen Lösungen für die Speicherung erneuerbarer Energien in Form chemischer Verbindungen entwickelt werden", erklärt González.
Um dies zu erreichen, wird Fachwissen aus verschiedenen Bereichen kombiniert, darunter Oberflächenchemie, Oberflächenphysik, Materialwissenschaft und Computersimulation.
Wir brauchen dringend einen Mentalitätswandel und große Investitionen, um erneuerbare, saubere Energie zu erzeugen!" Leticia González
Synergien schaffen
In der Kooperation der TU Wien, des IST Austria und der Universitäten Wien und Innsbruck zählen die Mitwirkenden auf Interdisziplinarität und die Ausbildung junger Wissenschafter*innen. "Ich finde es sehr spannend, Synergien zwischen Chemie und Physik, sowie zwischen Theorie und Experiment zu schaffen", freut sich González. Hier sei der Exzellenzcluster genau das richtige Instrument, um Brücken zu schlagen und neue interdisziplinäre Forschungsstrategien zu entwickeln. "Auch eine gemeinsame Ausbildung der Studierenden, die der Cluster einrichten wird, ist für unsere Nachwuchsforscher*innen von entscheidender Bedeutung. Wir wollen mit ihnen auf wissenschaftlichen Pfaden dorthin gehen, wo noch niemand zuvor war!"
Den Lead des Projekts übernimmt Günther Rupprechter von der TU Wien (Director of Research). Von der Universität Wien ist Leticia González von der Fakultät für Chemie im Board of Directors vertreten. Weiters sind Jani Kotakoski, Georg Kresse, beide Fakultät für Physik, und Davide Bonifazi, Fakultät für Chemie, als Key Researchers mit im Team des Clusters.
Board of Directors und beteiligte Forschungsstätten
- Günther Rupprechter (Director of Research, Technische Universität Wien)
- Ulrike Diebold (Technische Universität Wien)
- Stefan Freunberger (IST Austria)
- Leticia González (Universität Wien)
- Julia Kunze-Liebhäuser (Universität Innsbruck)
FWF-Fördervolumen: 20,6 Millionen Euro
Über Leticia González
Leticia González ist Leiterin des Instituts für Theoretische Chemie der Fakultät für Chemie an der Universität Wien. Ihr aktueller Forschungsschwerpunkt liegt auf der Verwendung hochpräziser elektronischer Strukturmethoden und der Entwicklung molekularer reaktionsdynamischer Methoden mit einem Schwerpunkt auf der Beschreibung lichtinduzierter chemischer Prozesse. Die Verknüpfung beider Bereiche ermöglicht ein grundlegendes Verständnis chemischer Prozesse und Struktur-Funktions-Beziehungen, sowie quantitative Vorhersagen in Molekülen, biologischen Systemen und Materialien. Mehr zur Forschung von Leticia González.