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10. November 2016    387/16    Forschung

Neue Nachwuchsgruppe: Mehtap Özaslan forscht an der Brennstoffzelle für morgen

Juniorprofessorin für Elektrochemie erhält fünfjährige Förderung vom Bundesforschungsministerium

Oldenburg. Brennstoffzellen gelten als Schlüsseltechnologie für zukunftsfähige Energiesysteme. Doch der Durchbruch lässt auf sich warten – zu teuer, unausgereift und unzuverlässig, lautet die Kritik. Neue Ansätze will Prof. Dr. Mehtap Özaslan vom Institut für Chemie der Universität Oldenburg mit ihrer neuen Nachwuchsgruppe liefern. Das Bundesforschungsministerium (BMBF) fördert das Projekt „Effiziente und robuste Elektrokatalysatoren für die Niedertemperatur-Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzelle“ mit rund zwei Millionen Euro.

„Brennstoffzellen können ein entscheidender Baustein für die ressourcenschonende Energieversorgung von morgen sein. Vorausgesetzt, die Technologie wird erschwinglich. Mehtap Özaslan leistet mit ihrer Nachwuchsgruppe einen wichtigen Beitrag dazu“, sagt Universitätspräsident Prof. Dr. Dr. Hans Michael Piper.

Im Fokus von Özaslans Forschung steht Platin: Noch immer werden große Mengen des Edelmetalls für die Brennstoffzellenelektroden benötigt, an denen die chemischen Umwandlungsprozesse in elektrische Energie stattfinden. Ohne die Katalysatorwirkung des Platins lassen sich derzeit nicht die notwendigen Leistungen in der Brennstoffzelle erreichen. „Ein nachhaltiger Umgang mit teuren Materialien wie Platin ist aber notwendig, um eine wirtschaftliche Nutzung von Brennstoffzellen langfristig zu ermöglichen“, erklärt Özaslan.

Da die Katalyse nur an der Platinoberfläche stattfindet, lässt sich Platin durch die Zugabe von unedleren Metallen wie Kobalt und/ oder Nickel einsparen – die Brennstoffzelle wird günstiger. Indem die Forscher diese sogenannten Legierungsnanopartikel verwenden, verbessern sie zudem die Leistungsfähigkeit der Elektroden: „Dadurch reduzieren wir drastisch die Menge an Platin, erreichen aber mindestens genauso hohe und sogar höhere  Leistungskennzahlen wie mit reinem Platin“, erklärt Özaslan.

Neben dem Platin untersucht die Gruppe das Trägermaterial: „Wir schauen uns den Katalysator als Ganzes für beide Halbzellen in der Brennstoffzelle an – das unterscheidet unsere Gruppe von vielen anderen“, so die Chemikerin. Als Trägermaterial kommt Kohlenstoff infrage. Er ist sehr leitfähig und günstig, korrodiert aber unter den Betriebsbedingungen einer Brennstoffzelle schnell. Folglich verringern sich die Effizienz und Lebensdauer der Katalysatoren. Die Nachwuchsgruppe um Özaslan möchte den Kohlenstoff so verändern, dass er stabiler wird. Das gelingt, indem sie beispielsweise Fremdatome wie Stickstoff ins Kohlenstoffgerüst einbauen. „Der Schlüssel liegt in der Wechselwirkung zwischen Partikel und Kohlenstoff“, schildert Özaslan.

Zunächst werden die Wissenschaftler die beiden Halbzellenreaktionen der Brennstoffzelle getrennt voneinander untersuchen. Im Anschluss wechselt das fünfköpfige Team vom Labormaßstab in die reale Brennstoffzelle. Eine entsprechend große Teststation, die Özaslan für April 2017 erwartet, ist Bestandteil des zwei-Millionen-Euro-Projektes.

Dr. Mehtap Özaslan wurde 2014 an der Universität Oldenburg zur Juniorprofessorin für Elektrochemie ernannt. Zuvor war sie Wissenschaftliche Mitarbeiterin im „Elektrochemie-Laboratorium“ am renommierten Paul Scherrer Institut in Villigen (Schweiz). Özaslan studierte Chemie an der Technischen Universität Berlin, wo sie 2012 promovierte. Ihre Doktorarbeit zur „Elektrochemischen Sauerstoffreduktion an Kern-Schale-Nanopartikel-Katalysatoren für Brennstoffzellen“ wurde mit dem mit 10.000 Euro dotierten europäischen Umicore Scientific Award ausgezeichnet. Bereits 2007 erhielt sie den Clara-von-Simson-Preis für die beste Diplomarbeit von Studentinnen im natur- oder ingenieurswissenschaftlichen Bereich. Als Postdoktorandin war Özaslan Stipendiatin des Fast Track Programms der Robert Bosch Stiftung – ein Karriereprogramm für exzellente Nachwuchswissenschaftlerinnen.

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Bekommt noch Verstärkung: Die Nachwuchsgruppe von Mehtap Özaslan mit dem Doktoranden Philipp Weber (Mitte) und Marek Janssen, Wissenschaftliche Hilfskraft. Foto: Markus Hibbeler/ Universität Oldenburg

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Kontakt

Prof. Dr. Mehtap Özaslan, Institut für Chemie, Tel.: 0441/798-3917, E-Mail: mehtap.oezaslan@uni-oldenburg.de

(Stand: 05.02.2021)