UniCat-Absolventin Mehtap Özaslan baut Nachwuchsgruppe an der Universität Oldenburg auf

Brennstoffzellen gelten als Schlüsseltechnologie für zukunftsfähige Energiesysteme. Doch der Durchbruch lässt auf sich warten – zu teuer, unausgereift und unzuverlässig, lautet die Kritik. Neue Ansätze will Prof. Dr. Mehtap Özaslan ihrer neuen Nachwuchsgruppe liefern. Das Bundesforschungsministerium (BMBF) fördert das Projekt „Effiziente und robuste Elektrokatalysatoren für die Niedertemperatur-Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzelle“ mit rund zwei Millionen Euro.

Im Fokus von Özaslans Forschung steht Platin: Noch immer werden große Mengen des Edelmetalls für die Brennstoffzellenelektroden benötigt, an denen die chemischen Umwandlungsprozesse in elektrische Energie stattfinden. Ohne die Katalysatorwirkung des Platins lassen sich derzeit nicht die notwendigen Leistungen in der Brennstoffzelle erreichen. „Ein nachhaltiger Umgang mit teuren Materialien wie Platin ist aber notwendig, um eine wirtschaftliche Nutzung von Brennstoffzellen langfristig zu ermöglichen“, erklärt Özaslan.

Da die Katalyse nur an der Platinoberfläche stattfindet, lässt sich Platin durch die Zugabe von unedleren Metallen wie Kobalt und/ oder Nickel einsparen – die Brennstoffzelle wird günstiger. Indem die Forscher diese sogenannten Legierungsnanopartikel verwenden, verbessern sie zudem die Leistungsfähigkeit der Elektroden: „Dadurch reduzieren wir drastisch die Menge an Platin, erreichen aber mindestens genauso hohe und sogar höhere  Leistungskennzahlen wie mit reinem Platin“, erklärt Özaslan.

Neben dem Platin untersucht die Gruppe das Trägermaterial: „Wir schauen uns den Katalysator als Ganzes für beide Halbzellen in der Brennstoffzelle an – das unterscheidet unsere Gruppe von vielen anderen“, so die Chemikerin. Als Trägermaterial kommt Kohlenstoff infrage. Er ist sehr leitfähig und günstig, korrodiert aber unter den Betriebsbedingungen einer Brennstoffzelle schnell. Folglich verringern sich die Effizienz und Lebensdauer der Katalysatoren. Die Nachwuchsgruppe um Özaslan möchte den Kohlenstoff so verändern, dass er stabiler wird. Das gelingt, indem sie beispielsweise Fremdatome wie Stickstoff ins Kohlenstoffgerüst einbauen. „Der Schlüssel liegt in der Wechselwirkung zwischen Partikel und Kohlenstoff“, schildert Özaslan.

Zunächst werden die Wissenschaftler die beiden Halbzellenreaktionen der Brennstoffzelle getrennt voneinander untersuchen. Im Anschluss wechselt das fünfköpfige Team vom Labormaßstab in die reale Brennstoffzelle. Eine entsprechend große Teststation, die Özaslan für April 2017 erwartet, ist Bestandteil des zwei-Millionen-Euro-Projektes.

Dr. Mehtap Özaslan wurde 2014 an der Universität Oldenburg zur Juniorprofessorin für Elektrokatalyse ernannt. Zuvor war sie Wissenschaftliche Mitarbeiterin im „Elektrochemie-Laboratorium“ am renommierten Paul Scherrer Institut in Villigen (Schweiz).

Özaslan studierte Chemie an der Technischen Universität Berlin. Dort promovierte sie im Exzellenzcluster UniCat. Ihre Doktorarbeit zur „Elektrochemischen Sauerstoffreduktion an Kern-Schale-Nanopartikel-Katalysatoren für Brennstoffzellen“ wurde mit dem mit 10.000 Euro dotierten europäischen Umicore-Scientific-Award ausgezeichnet.

Bereits 2007 erhielt sie den Clara-von-Simson-Preis für die beste Diplomarbeit von Studentinnen im natur- oder ingenieurswissenschaftlichen Bereich. Als Postdoktorandin war Özaslan Stipendiatin des Fast Track Programms der Robert Bosch Stiftung – ein Karriereprogramm für exzellente Nachwuchswissenschaftlerinnen.

Kontakt
Prof. Dr. Mehtap Özaslan, Universität Oldenburg, Institut für Chemie,
Tel.: 0441/798-3917, E-Mail: mehtap.oezaslan(at)uni-oldenburg.de