[FSU Jena] – An der „Batterie der Zukunft“ wird seit Jahren am Zentrum für Energie und Umweltchemie (CEEC Jena) der Universität Jena erfolgreich gearbeitet. Nun können die Forschungen mit europäischer Hilfe vorangetrieben werden. Das neue Forschungsvorhaben „FutureBAT“ von Prof. Dr. Ulrich S. Schubert wird vom Europäischen Forschungsrat (European Research Council, ERC) mit einem sogenannten „Advanced Grant“ gefördert.
Die Energiewende kann nur dann gelingen, wenn der Strom, der auf ökologischem Weg produziert wird, zu jeder Tages- und Nachtzeit zur Verfügung steht. Dafür müssen passende Speicher entwickelt werden, die in unterschiedlicher Größe die gewonnene Energie aufnehmen und bei Bedarf wieder abgeben. An dieser „Batterie der Zukunft“ wird seit Jahren am Zentrum für Energie und Umweltchemie (CEEC Jena) der Universität Jena erfolgreich gearbeitet. Nun können die Forschungen mit europäischer Hilfe vorangetrieben werden. Das neue Forschungsvorhaben „FutureBAT“ von Prof. Dr. Ulrich S. Schubert wird vom Europäischen Forschungsrat (European Research Council, ERC) mit einem sogenannten „Advanced Grant“ gefördert. In den kommenden fünf Jahren erhält der Chemiker und Materialwissenschaftler rd. 2,5 Millionen Euro, mit denen acht Stellen für Forschende sowie zwei Stellen für Technikpersonal neu geschaffen werden können.
Zusätzliche Motivation für die zukunftsrelevante Forschung
„Die Förderung durch einen ERC Advanced Grant beweist einmal mehr, dass wir mit unserer Forschung auf dem richtigen Weg sind, ressourcenschonende und nachhaltige Energiespeicher für die Welt von morgen zu schaffen“, sagt Schubert. Dass sein Projekt nun zu den ausgewählten Vorhaben gehört, denen der ERC die wichtigste Förderung und zugleich höchstdotierte Auszeichnung der EU für Spitzenforschende gibt, motiviere ihn zusätzlich. „Wir werden alles tun, damit das Morgen bald kommt, denn unsere Laborergebnisse beweisen, dass unser Konzept funktioniert“, so Schubert.
Thüringens Wissenschaftsminister Wolfgang Tiefensee bezeichnete die Verleihung des ERC Research Grants als „wissenschaftlichen Ritterschlag für Professor Schubert und sein gesamtes Team“. „Die Entscheidung ist ein Beleg für die wissenschaftliche Exzellenz und hohe Reputation, die Jena im Bereich der Batterieforschung inzwischen erreicht hat“, sagte Tiefensee. Das Land sehe sich erneut in seiner strategischen Entscheidung zur Einrichtung und finanziellen Unterstützung des CEEC Jena bestätigt. Die ERC-Förderung schaffe nun zusätzliche wissenschaftliche Freiräume, um die Forschungen auszuweiten und damit die international führende Position des CEEC Jena weiter zu festigen. Tiefensee betonte: „Auch die laufende Initiative, auf der Grundlage des bisher Erreichten in Jena ein neues Helmholtz-Institut für Polymere für Energieanwendungen anzusiedeln, erhält durch die Unterstützung des Europäischen Forschungsrats zusätzlichen Rückenwind.“
Prototyp einer Redox-Flow-Batterie, die im Zentrum für Energie und Umweltchemie der Universität Jena entwickelt wurde.
Foto: Jan-Peter Kasper
Redox-Flow-Batterien auf Polymerbasis
Schubert setzt bei seinen Forschungen auf die sogenannten Redox-Flow-Batterien (RFB). „Sie sind der einzige Batterietyp, bei dem Leistung und Kapazität intrinsisch unabhängig voneinander variiert werden können, wodurch sich dieser Batterietyp perfekt für skalierbare stationäre Anwendungen eignet“, erläutert der Jenaer Chemiker. Die Jenaer Innovation zeichnet sich dadurch aus, dass die neuen Batterien auf Basis wässriger Elektrolyte mit organischen Makromolekülen (Kunststoffen) arbeiten. Diese Batterie-Systeme „ermöglichen den Einsatz kostengünstiger Dialysemembranen zusammen mit pH-neutralen Kochsalzlösungen als Elektrolyten“. Die Systeme funktionieren, das haben die Untersuchungen im Labor bewiesen. Allerdings weisen sie bisher noch deutliche Einschränkungen hinsichtlich Kapazität, Lebensdauer und Temperaturstabilität auf.
Entwicklung neuartiger organischer Aktivmaterialien
Solche Einschränkungen sollen im neuen Projekt FutureBAT reduziert und im Idealfall aufgehoben werden. Konkret will das Jenaer Team Energiedichte, Temperaturfenster, Effizienz und Lebensdauer der Batterie verbessern und sie zugleich nachhaltiger und günstiger anbieten können. Möglich werden soll das durch die Entwicklung neuartiger organischer Aktivmaterialien. Schubert und sein Team wollen dafür nach neuen Molekülen suchen und diese mit der Verbesserung aktueller Polymermaterialien auf molekularer Ebene kombinieren. Im Ergebnis werden neue Eigenschaften möglich, z. B. neue photo-wiederaufladbare Batterien oder RFB, die alle geladenen Spezies in einem einzigen Tank enthalten, blickt Schubert voraus.
„Wir erwarten bahnbrechende Durchbrüche auf dem Gebiet der polymerbasierten Redox-Flow-Batterien“, sagt Prof. Schubert. „Die Förderung durch den ERC Advanced Grant wird uns nun wesentlich dabei unterstützen, auch in Zukunft zu den führenden internationalen Forschungsteams in diesem neuen Forschungsfeld zu gehören.“
