Fraunhofer ISE -Doktoranden Malte Semmel und Oussama Er-Raji erfolgreich bei Ideen-Wettbewerb
Zur Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses schreibt die Stiftung Energie & Klimaschutz seit 2011 jedes Jahr den Ideen-Wettbewerb »Energie und Umwelt – meine Idee für morgen« aus. Er wendet sich an Nachwuchswissenschaftlerinnen und Nachwuchswissenschaftler, die sich im Rahmen ihrer Promotion mit Energiewende und Klimaschutz beschäftigen. Beim Symposium »Energie-Campus« der Stiftung konnten sich mit Malte Semmel und Oussama Er-Raji gleich zwei Doktoranden des ISE über Auszeichnungen durch die Jury freuen.
Malte Semmel belegte den 1. Platz mit seiner Einreichung »Entwicklung eines Power-to-Liquid-Verfahrens zur Herstellung von Dimethylether in einer Reaktivdestillations-kolonne«. Hintergrund seiner Forschung ist, dass Standorte mit einer hohen Verfügbarkeit an günstiger erneuerbarer Energie oft von einer unzureichenden Infrastruktur, begrenzter Baufläche und hohen Betriebs- und Wartungskosten gekennzeichnet sind. Chemische Energieträger eröffnen aufgrund ihrer hohen Energiedichte die Möglichkeit, die fluktuierenden erneuerbaren Energien an diesen günstigen Standorten zu speichern sowie effizient und kostengünstig zu transportieren. Insbesondere Dimethylether (DME) ist in diesem Zusammenhang ein vielversprechender Energieträger. Das konventionelle DME-Herstellungsverfahren ist jedoch aufgrund der großen Anzahl von Arbeitsschritten und des hohen externen Wärmebedarfs unzureichend. Um diese Nachteile auszugleichen, identifizierte Malte Semmel eine DME-Synthese mittels Reaktivdestillation als Alternative und demonstrierte in seiner Dissertation die Umsetzung dieses Konzepts in einen industriell übertragbaren Maßstab. Er entwickelte das sogenannte »INDIGO-Verfahren«, ein effizientes und kompaktes Verfahren zur Herstellung von erneuerbarem DME aus Wasserstoff und CO2. Malte Semmels Arbeit ist somit ein Schritt zur industriellen Realisierung der großtechnischen, effizienten Produktion von erneuerbarem DME und damit ein Schritt zum Erreichen der Ziele der Energiewende.
Der Zweitplatzierte Oussama Er-Raji überzeugte mit dem Thema »Structural Investigation of Perovskite Film Formation: Insights for High Efficiency Perovskite Silicon Tandem Solar Cells«. Durch die Kombination von mehreren verschiedenen Solarzellmaterialien kann die theoretische Wirkungsgradgrenze auf bis zu 45 Prozent angehoben werden, wodurch Solarzellen in Zukunft effizienter und preiswerter werden. Metallhalogenid-Perowskite in Kombination mit Silizium sind dafür gute Kandidaten. Die Arbeit von Oussama Er-Raji zielt darauf ab, ein umfassendes Verständnis der Bildungsdynamik von Perowskit-Filmen durch das hybride Aufdampf-/Spincoating-Verfahren für die Realisierung hocheffizienter Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen zu schaffen. Mittels In-situ-Röntgenverfahren wurden die Kristallisation von Perowskit untersucht und wichtige Verarbeitungsparameter (Luftfeuchtigkeit und Temperatur ) identifiziert. Darüber hinaus wurden durch Variation der Verarbeitungsbedingungen die Reaktionsgeschwindigkeiten bestimmt und eine Aktivierungsenergie für die Perowskitbildung berechnet. Auf der Grundlage der erzielten Ergebnisse kann der Reaktionstyp qualifiziert werden, der Reaktionsprozess kann gut kontrolliert werden, und es werden Empfehlungen gegeben, um die Reproduzierbarkeit von qualitativ hochwertigen Perowskit-Absorbern zu gewährleisten.
Neben einem Geldpreis erhalten die beiden Nachwuchswissenschaftler die Möglichkeit, ihre Beiträge in der Fachzeitschrift »et - Energiewirtschaftliche Tagesfragen« zu veröffentlichen.
Insgesamt gab es 22 Einreichungen aus dem gesamten Bundesgebiet. Für ihre Entscheidung hat die Jury eine anonymisierte Zusammenfassung der jeweiligen Arbeiten erhalten. Sie wurden nach den Kriterien Originalität des Ansatzes, Relevanz für die Energiewende, wissenschaftliche Qualität sowie Darstellung beurteilt. Dass in der anonymisierten Entscheidung gleich zwei Preisträger vom gleichen Institut ausgewählt würden, habe sie selbst überrascht, so die Jury.
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