VolkswagenStiftung fördert Freiburger Chemikerin

Die VolkswagenStiftung unterstützt Prof. Dr. Anna Fischer vom Institut für Anorganische und Analytische Chemie der Albert-Ludwigs-Universität im Rahmen ihrer Förderinitiative „Momentum“. Für ihre Forschung zu Elektrokatalysatoren und Elektroden erhält Fischer 950.000 Euro über fünf Jahre. Mit der Förderung wird die Chemikerin eine neue Untersuchungsmethode an der Universität Freiburg etablieren, die elektrochemische Transmissionselektronenmikroskopie. Mit ihr können Fischer und ihr Team elektrochemische Experimente im Elektronenmikroskop vornehmen und beobachten, wie sich Nanomaterialien wie Katalysatoren für Brennstoffzellen unter elektrochemischen Bedingungen verändern. Fischer wird das Verfahren einsetzen, um Materialien besser zu verstehen, die Energie umwandeln oder speichern können. Mit „Momentum – Förderung für Erstberufene“ unterstützt die Stiftung Professorinnen und Professoren, die ihren Forschungsschwerpunkt drei bis fünf Jahre nach ihrer ersten Lebenszeitberufung strategisch weiterentwickeln wollen.

Seit 2014 entwickelt Fischer in Freiburg nanoskalige Elektrokatalysatoren und Elektroden für elektrochemische Energiesysteme. Sie kommen unter anderem in Brennstoffzellen und Elektrolysezellen beziehungsweise Photolelektrolysezellen zum Einsatz, wo sie Energie wandeln und speichern. Photoelektrolysezellen nutzen Sonnenstrahlung, um zum Beispiel ausgehend von Wasser Wasserstoff zu erzeugen. Aus diesem können Brennstoffzellen wiederum Strom gewinnen. Wenn die beiden Systeme zusammenwirken, lassen sich große Energiemengen chemisch speichern und verwenden. Deshalb gelten die Systeme als wichtige Bausteine der Energiewende.

Wie sich Materialien und Elektroden in diesen Umwandlungsprozessen verhalten, ist abhängig von ihrer Zusammensetzung, ihrer Struktur und Oberflächenbeschaffenheit. Aber auch die Größe ihrer Partikel beeinflusst ihre Wirkungsweise. Um elektrochemische Materialien mit den gewünschten Eigenschaften auf der Nanometerskala zu untersuchen und zu verstehen, verwendet Fischer die so genannte Transmissionselektronenmikroskopie. Fischer und ihr Team setzen die Methode bisher ein, um die in ihrem Arbeitskreis entwickelten Materialien bezogen auf ihre Struktur und 2-D- und 3-D-Morphologie statisch auf der Nanometerskala zu untersuchen. Mit der Förderung der VolkswagenStiftung wird Fischer die elektrochemische Variante der Transmissionselektronenmikroskopie (EChem-STEM) an der Universität Freiburg etablieren. Die Methode macht es möglich, elektrochemische Experimente an Nanomaterialien in Mikrozellen im Elektronenmikroskop vorzunehmen, die für Elektronenstrahlen durchlässig sind. Mit der Methode können die Forschenden beobachten, wie sich die Nanomaterialien unter betriebsähnlichen Bedingungen strukturell und in ihrer Zusammensetzung verändern. Dieses Wissen ermöglicht es, die Alterungsprozesse von Materialien zu verstehen, aus denen elektrochemische Energiesysteme bestehen. Darauf aufbauend entwickelt Fischer robuste Alternativen, die die Langlebigkeit dieser Systeme sichern.

Die neuen Einblicke, die die Forscherin damit erhält, werden in ihre Arbeit am Freiburger Materialforschungszentrum (FMF) und insbesondere am Freiburger Zentrum für interaktive Werkstoffe und bioinspirierte Technologien (FIT) einfließen. Dort leitet Fischer die Core Facility „Bildgebung von Materialsystemen“. Zudem werden Fischers Erkenntnisse die Forschung zu energieautonomen Materialsystemen im Exzellenzcluster Living, Adaptive and Energy-autonomous Materials Systems (livMatS) der Universität Freiburg ergänzen, dessen Sprecherteam Fischer angehört.