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04.04.2023
Molekulare Schalter zur Nutzung von Sonnenenergie
Tübingen beteiligt: Neue DFG-Forschungsgruppe arbeitet an Technologien, mit denen Erneuerbare Energien rund um die Uhr zur Verfügung stehen
Tübinger Forschende sind an einer neuen DFG-Forschungsgruppe beteiligt, die neuartige molekularen Materialien zur Energiespeicherung untersucht: Die Gruppe „Molekulares Management von Sonnenenergie – Chemie von MOST-Systemen“ wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) mit rund 4,8 Millionen Euro für zunächst vier Jahre gefördert und von der Universität Gießen koordiniert. Aus Tübingen sind Professorin Ivana Fleischer und Professor Holger Bettinger vom Institut für Organische Chemie an der Forschung beteiligt, des weiteren gehören Arbeitsgruppen der Universitäten Heidelberg, Frankfurt am Main und Erlangen-Nürnberg sowie des Institute of Materials Science in Barcelona (Spanien) zum Forschungsverbund.
Mit heutigen Technologien lässt sich Sonnenenergie via Fotovoltaik direkt oder mit Windenergie beziehungsweise Wasserkraft indirekt in Strom umwandeln. Die Verfügbarkeit von Sonnenenergie schwankt jedoch regional wie zeitlich stark, die Speicherung von Energie bleibt deshalb eine große Herausforderung. In der neuen DFG-Forschungsgruppe untersuchen Forscherinnen und Forscher das Potenzial fotoschaltbarer Moleküle, die einzeln sowohl die Umwandlung als auch die Speicherung und Freisetzung von Sonnenenergie in sogenannten Solarthermiespeichern (MOST-Systemen) bewerkstelligen können.
Die Entwicklung von MOST-Systemen mit maßgeschneiderten Fotoschaltern, die bestimmte Kriterien wie eine hohe Energiespeicherdichte und Reversibilität sowie eine gute Stabilität besitzen müssen, stellen die Chemie vor große Herausforderungen. Ein multidisziplinärer Ansatz, der das Knowhow zur Entwicklung neuer MOST-Schalter, zur Erforschung ihrer Funktionalität, zur Modellierung ihrer Eigenschaften und zum Testen in Demonstrationsgeräten vereint, ist daher unerlässlich.
Das Funktionsprinzip der fotoschaltbaren Moleküle schildert Professor Hermann Wegner von der federführenden Universität Gießen so: „Ein schaltbares Molekül absorbiert Licht und wird von einem Niederenergiezustand in einen metastabilen Hochenergiezustand überführt. Um die gespeicherte Energie freizusetzen, wird ein externer Auslöser – zum Beispiel Wärme, ein Katalysator, Licht oder ein elektrisches Feld – angelegt und das Molekül kehrt in seinen Grundzustand zurück, wobei es die chemische Energie in Wärme umwandelt.“ Das Konzept hat den großen Vorteil, dass Energieaufnahme, -speicherung und -abgabe mit ein und demselben Molekül bewerkstelligt werden können.
Die Tübinger Arbeitsgruppen aus dem Institut für Organische Chemie um Professorin Fleischer und Professor Bettinger werden sich in dem Projekt mit einer aussichtsreichen fotoschaltbaren Molekülklasse beschäftigen und ihre Eigenschaften sowohl in der Energiespeicherung als auch in der -freisetzung optimieren.
Meldung basiert auf einer Pressemitteilung der Justus-Liebig-Universität Gießen
Kontakt:
Prof. Holger Bettinger
Institut für Organische Chemie
07071/29-72072
holger.bettinger@uni-tuebingen.de
Prof. Dr. Ivana Fleischer
Institut für Organische Chemie
07071/29-76001
ivana.fleischer@uni-tuebingen.de