CatLab – Leuchtturm für die Wasserstoff-Forschung

Plattform für Katalyse in Berlin-Adlershof

Im Energiesystem der Zukunft nimmt grüner Wasserstoff eine Schlüsselfunktion ein. Wasserstoff-basierte chemische Energieträger werden als Langzeitspeicher im Energiesystem benötigt und sind entscheidend für die klimaneutrale Gestaltung industrieller Prozesse. Das Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB),  das Fritz-Haber-Institut (FHI) und das Institut für Chemische Energiekonversion (MPI CEC) bauen eine Forschungsplattform für die Katalyse auf, um Innovationssprünge in der Wasserstoff-Forschung zu erreichen (siehe: solarify.eu/start-fuer-neues-katalyse-zentrum-in-adlershof) – ihr Name: CatLab.

Das neue CatLab (blaue Fläche) soll in unmittelbarer Nähe zu BESSY II, EMIL und weiteren Laboren in Berlin-Adlershof gebaut werden – Foto © HZB

Das Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) hat Anfang Juli 2020 Architektur- und Ingenieurbüros im Rahmen eines Architekturwettbewerbs eingeladen, innovative Büro- und Laborgebäude zu entwerfen, die Forschung auf höchstem Niveau ermöglichen. Die Gebäude sollen den Nachhaltigkeitskriterien des Bundes genügen und weitgehend CO2-neutral sein.

Katalysatoren für die Energiewende

Katalysatoren sind Schlüssel für viele Technologien und Prozesse für den Aufbau einer klimaneutralen Wirtschaft. Um mit Erneuerbaren Energien Wasserstoff und synthetische Kraftstoffe in einem geschlossen CO2 Kreislauf zu produzieren, werden neue innovative katalytische Prozesse benötigt. Konventionelle Katalysatoren bestehen meist aus komplexen Materialkombinationen in Pulverform in einem Reaktor. In CatLab stehen völlig neue Ansätze im Fokus der Forschung, die Innovationssprünge versprechen. Denn Katalysatoren basierend auf maßgeschneiderten funktionellen Dünnschichten können zielgerichtet an die benötigten Prozesse angepasst werden und konventionelle Reaktionsprozesse revolutionieren.

Das HZB hat große Expertise in Synthese und Charakterisierung von dünnen Schichten und Materialsystemen. Das FHI und das MPI CEC bringen ihre Kompetenzen in der Katalyseforschung ein. Synthese- und Analysemethoden sollen mit neuen Verfahren zur automatischen Auswertung (Maschinelles Lernen) gekoppelt werden, um mittels „digitaler Katalyse“ ein rationales Materialdesign für maßgeschneiderte Katalysatoren zu beschleunigen.

Die Nationale Wasserstoffstrategie der Bundesregierung benennt klar den großen Forschungsbedarf. CatLab soll eine Brücke zwischen Grundlagenforschung und Industrie schlagen und wird neben signifikanten Eigenbeiträgen der Partner in einer fünfjährigen Aufbauphase durch das BMBF mit 51 Millionen Euro gefördert. Insgesamt umfasst das Aufbauprojekt rund 100 Millionen Euro. Bundesforschungsministerin Anja Karliczek: „Grüner Wasserstoff ist eine Jahrhundertchance für den Industriestandort Deutschland und den Klimaschutz weltweit. Um die nachhaltige Wasserstoffwirtschaft zum Erfolg zu führen, brauchen wir Innovationssprünge. CatLab ist hierfür hervorragend aufgestellt. Mit der wegweisenden Zusammenarbeit von MPG und HZB, der Einbettung in die Berliner Forschungslandschaft und der Beteiligung von Unternehmen bündelt CatLab Spitzenkompetenzen entlang der gesamten Innovationskette.“

Michael Müller, Regierender Bürgermeister und Wissenschaftssenator, sieht den Wissenschaftsstandort Berlin gestärkt: „Die Bundesförderung für das CatLab Projekt unterstreicht das große Potenzial der Berliner Katalyseforschung und die hohe Innovationskraft, die von unseren Forschungsinstituten für die Entwicklung grüner Wasserstofftechnologie ausgeht. Das CatLab passt hervorragend in die Berliner Wissenschaftslandschaft und zum Technologiepark Adlershof – durch die enge Zusammenarbeit zwischen Forschung und Industrie können neue Ideen zur Katalyse schneller auf ihr Anwendungspotenzial überprüft werden und so Innovationen anstoßen.“

Prof. Bernd Rech, wissenschaftlicher HZB-Geschäftsführer  „Mit CatLab werden wir einen neuen Forschungsschwerpunkt in der Katalyse in unmittelbarer Nachbarschaft zur Synchrotronstrahlungsquelle BESSY II in Adlershof etablieren. Dort stehen modernste Synthese- und Analysemethoden bereit, um chemische und physikalische Abläufe während der katalytischen Prozesse in atomarer Auflösung und in Echtzeit zu analysieren“.

Prof. Robert Schlögl, Direktor am FHI und MPI CEC, hebt hervor: „Wir haben bereits in den letzten Jahren eine einzigartige operando-Messinfrastruktur an BESSY II aufgebaut und ergänzen einander hier perfekt. Damit konnten wir ein neues Funktionsmodell von Katalysatoren gewinnen, das mittels der Dünnschichttechnologie optimiert werden kann. Nun werden wir diese Aktivitäten unter dem Dach des CatLab durch eine einzigartige Symbiose von Synthese und operando-Analyse weiterentwickeln und ausbauen.“

->Folgt: Chemische Industrie von Anfang an eingebunden