Neues Forschungsvorhaben „FutureBAT“ von Prof. Dr. Ulrich S. Schubert wird vom Europäischen Forschungsrat mit rd. 2,5 Millionen Euro 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.

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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/Universität Jena)
Redox-Flow-Testzelle bei einem Batterietest im Elektrochemielabor am Zentrum für Energie und Umweltchemie (CEEC) in Jena. Im gemeinsam von der Friedrich-Schiller-Universität Jena und dem mit ihr eng kooperierende Fraunhofer IKTS Hermsdorf / Dresden betriebenen „Center for Energy and Environmental Chemistry“ (CEEC Jena) werden Grundlagenforschung und anwendungsorientierte Forschung und Entwicklung im Bereich der Energie und Umweltforschung vereint. Hierbei stehen vor allem neue Materialien wie Polymere, Kohlenstoffmaterialien, Keramiken und Gläser im Vordergrund. Foto: Jan-Peter Kasper/Universität Jena

Redox-Flow-Batterien auf Polymerbasis

Prof. 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.

Der Chemiker und Materialwissenschaftler Prof. Dr. Ulrich S. Schubert von der Friedrich-Schiller-Universität Jena erhält einen „ERC Advanced Grant“. (Foto: Jan-Peter Kasper/Universität Jena)
Der Chemiker Prof. Dr. Ulrich S. Schubert in einem Labor am Institut für Organische Chemie und Makromolekulare Chemie der Universität Jena. Foto: Jan-Peter Kasper/Universität Jena

„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.“

ERC Advanced Grants

Der ERC Advanced Grant stellt die höchstdotierte europäische Forschungsförderung für Einzelpersonen und zugleich die wichtigste europäische Auszeichnung für herausragende Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler dar. Vergeben wird der ERC Advanced Grant an etablierte, aktive Forschende mit einer herausragenden wissenschaftlichen Leistungsbilanz. Bei der Begutachtung ihrer Leistung sind die zehn Jahre vor der Antragstellung maßgeblich.

Zur Person

Ulrich S. Schubert ist seit 15 Jahren Professor für Organische und Makromolekulare Chemie an der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Er ist Gründungsdirektor des Center for Energy and Environmental Chemistry Jena (CEEC Jena) und Initiator bzw. Antragsteller für die Forschungsneubauten des CEEC Jena (Gesamtinvestments inkl. Geräteausstattungen von 70 Mio. Euro). Prof. Schubert ist Autor von 1.200 begutachteten Publikationen und gehört zu den meistzitierten Wissenschaftlern weltweit. Er wurde vom Bundespräsidenten Steinmeier mit einem Bundesverdienstkreuz sowie vom Deutschen Hochschulverband und „Die Zeit“ als Hochschullehrer des Jahres ausgezeichnet.

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Info, Axel Burchardt // UNI Jena 
Fotos, Jan-Peter Kasper // UNI Jena