Forschungszentrum Jülich möchte Potenzial von Membranen besser nutzen

Von: hfs.
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Lassen sich gerne vor dem hochmodernen Membranzentrum ablichten: Institusleiter Olivier Guillon (v.l.), Rüdiger Eichel, Thomas Rachel, Vorstandsmitglied Harald Bolt und Projektleiter Wilhelm Meulenberg. Foto: hfs.

Jülich. Schädliche Klimagase werden aus Abgasen effizienter mit Membranen abgetrennt als mit konventionellen Methoden. Sie bilden auch die Basis für neuartige Brennstoffzellen und Batterietypen. Auch jede biologische Zelle ist zum Beispiel von einer Membran umgeben, sie ist wesentlich an den Prozessen des Lebens beteiligt.

In der Technik werden Membranen als Trennschicht verwendet. Wie neue energieeffiziente Technologien diese vielfältigen „Membrantechniken“ nutzen können, erforschen 50 Wissenschaftler im neu geschaffenen Membranzentrum des Forschungszentrums. Das Institut zählt zu den modernsten in Europa und mit insgesamt 17,2 Millionen Euro auch zu den teuersten auf dem Jülicher Campus.

Eine Membrane ist die dünne Schicht eines Materials, welche den Stofftransport durch diese Schicht beeinflusst. Membranen treten in vielfältigen Anwendungen und Funktionen auf. Eigenschaften, die sich die Forschung zunutze macht, nicht zuletzt im Rahmen der angedachten Energiewende.

„Eine klimaschonende Energieerzeugung und die Entwicklung leistungsfähiger Energiespeicher sind zwei zentrale Herausforderungen, um die Energiewende zu erreichen“, sagte Thomas Rachel, Parlamentarischer Staatssekretär im Bundesministerium für Bildung und Forschung. Dass BMBF steuert 15,5 Millionen Euro zu den Gesamtkosten bei. Der Betrag gehört zu den höchsten Fördersummen.

Der Grund: „Wir sind sicher, dass das neue Membranzentrum wertvolle Beiträge auf dem Feld der Energieforschung liefern wird“, sagte Rachel in Richtung neuartiger Batterietypen oder Energiespeicher beziehungsweise Umwandlungstechnologien, an denen künftig 50 Mitarbeiter in zwölf Laboren auf insgesamt 1550 Quadratmetern forschen und entwickeln werden.

Mittels moderner, nah beieinander liegender Forschungsinfrastruktur. Die deckt das gesamte Spektrum von der Fertigung der benötigten Materialien, über die Charakterisierung mit modernen Analysegeräten bis zu Tests von Modulen und Komponenten ab. Klares Ziel ist es, solche energieeffizienten Technologien zur Marktreife zu führen.

Mit Membrantechnik lassen sich, so erläuterte Institutsleiter Prof. Olivier Guillon, zum Beispiel Sauerstoff und Wasserstoff gewinnen, die für saubere Verbrennungsprozesse und Brennstoffzellen benötigt werden. Weitere Einsatzmöglichkeiten sind so genannte Membranreaktoren, die sich zur Produktion von synthetischen Kraftstoffen eignen. So kann aus Kohlendioxid und Wasser synthetischer Diesel, Benzin oder Kerosin als alternativer Treibstoff hergestellt werden. „Aus klimaschädlichem Kohlendioxid wird Diesel, das Nach-Erdölzeitalter kann beginnen“, frohlockte Thomas Rachel, „dass ohne hochmoderne Membrantechnik die Energiewende nicht gelingen kann.“

Da Membranen unterschiedlich durchlässig sind, finden sie auch Anwendung als Elektrolyt, erläuterte Prof. Rüdiger A. Eichel als Institutsleiter „Grundlagen der Elektrochemie“. Das sei „die Schlüsselkomponente bei der Entwicklung von Hochtemperatur-Brennstoffzellen und Batterien.“ Technologien, die ebenfalls eine große Rolle spielen, wenn es um alternative Energien geht. An denen wird ebenfalls im neuen Membranzentrum geforscht.

Die Wissenschaftler gehören mit zum Stab der 50 Forscher, widmen sich Grundlagenaspekten der Batterie- und Membranforschung, prüfen diese Technologien unter anspruchsvollen Betriebsbedingungen. Zum Beispiel in einem „absoluten Reinraum“ ohne Verunreinigungen, die etwa die hauchdünnen Membranschichten beeinflussen würden. „Wenn wir in Betrieb sind, dann darf niemand mehr diesen Raum betreten“, sagte Eichel. In Betrieb gehen wird das Membranzentrum am 4. September mit der offiziellen Übergabe.

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