Prof. Dr. Marc Ledendecker: SYNKAT

Für die Herstellung vieler Produkte der chemischen Industrie werden Katalysatoren benötigt. Die Herstellung von preisgünstigen Katalysatoren mit hoher Aktivität, Selektivität und Stabilität ist allerdings noch immer eine große Herausforderung. Die Entwicklung solcher Katalysatoren ist für eine nachhaltige Energiewirtschaft dringend notwendig. Das Projekt SynKat entwickelt neue Herstellverfahren für kosteneffiziente Katalysatoren, wie sie in Brennstoffzellen und Elektrolyseuren vorkommen.

Nachhaltiger Strom durch clevere Katalysatorstrukturen

Die Energiewende zeigt die Herausforderungen einer nachhaltigen Energieversorgung, Mobilität und Ressourcenschonung auf. Die Defizite existierender Technologien und die Notwendigkeit neuer Lösungsansätze werden hierbei immer deutlicher. Als eine der wichtigen Schlüsseltechnologien für eine nachhaltige Energiewirtschaft werden elektrochemische Prozesse gesehen. Insbesondere Brennstoffzellen und Elektrolyse-Verfahren sind vielversprechend, um die Erzeugung nachhaltiger Elektrizität und die damit verbundene Speicherproblematik anzugehen. In diesen Technologien werden edelmetallhaltige Katalysatoren benötigt, um die Reaktion stattfinden zu lassen. Mit der Verwendung von Edelmetallen wie Platin sind allerdings hohe Kosten verbunden. Diese Kosten stellen eine der größten Hürden für eine nachhaltige, ressourcenschonende und wirtschaftliche Anwendung der Katalysatoren dar.

Dieses Problem wird in dem Projekt SYNKAT angegangen. Der Nachwuchsforscher und sein Team beabsichtigen dies durch die Synthese von aktiven, stabilen und kostengünstigen, sogenannten Kern-Schale Katalysatoren. Kern-Schale Materialien vereinen die Eigenschaften eines Partikelkerns mit denen einer Partikelschale. Durch den Kern-Schale Aufbau der Katalysatoren wird der Anteil an teuren Bestandteilen (z.B. Edelmetalle wie Platin) verringert. Bei Brennstoffzellen für mobile Anwendungen versprechen Kern-Schale Materialien den Anteil an kostspieligem Platin zu reduzieren. Platin wird in konventionellen Autos genauer in den Autoabgaskatalysatoren genutzt. Die Menge an benötigtem Platin für die neuen Kern-Schale Katalysatoren könnte durch die Wiederverwertung aus Autoabgaskatalysatoren gedeckt werden. Das Projektziel ist die Etablierung und Automatisierung von neuen Synthesewegen von Kern-Schale Katalysatoren, um eine hohe Kontrolle der Materialeigenschaften mit technisch realistischen Synthesen zu kombinieren. Der Weg zu einer nachhaltigen Umwandlung und Speicherung von elektrischer Energie in chemische Energie und umgekehrt wird attraktiver. Außerdem bietet das Projekt Lösungen für die so dringend benötigte Pufferung von Strom aus alternativen Quellen an.

Nachwuchsgruppenleiter Prof. Dr. Marc Ledendecker

Marc Ledendecker studierte Chemie an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen Nürnberg und promovierte am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam. Anschließend arbeitete er am Max-Planck-Institut für Eisenforschung als Projektkoordinator für ein vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördertes Brennstoffzellenprojekt. Er forschte an verschiedenen Forschungseinrichtungen u.a. der „University of California“, Berkeley, dem „Weizmann-Institut für Wissenschaften“, Rehovot, dem „Institute of Chemical Research of Catalonia“, Tarragona oder der „University of Wollongong“, Wollongong. Anschließend leitete er die unabhängige „NanoMatFutur“-Nachwuchsgruppe „Nanomaterials for Sustainable Energy Conversion“ an der Technischen Universität Darmstadt. Seit 2022 leitet er die Professur „Sustainable Energy Materials“ an der TU München am Campus Straubing.