Dr. Vinayakumar im Labor
© UDE/Melanie Daamen

Warum ich forsche: Vineetha Vinayakumar

Robuste Elektroden für die Wasserstoffproduktion

"Wir leben in einer Welt, in der der Energiebedarf von Tag zu Tag steigt", sagt Dr. Vineetha Vinayakumar. Deshalb konzentriert sich die Materialwissenschaftlerin auf die Entwicklung effizienter und umweltfreundlicher Methoden zur Herstellung von Wasserstoff.

Sie sind Expertin für Materialwissenschaften. Können Sie Ihren derzeitigen Forschungsschwerpunkt erläutern?

Derzeit konzentriere ich mich auf grünen Wasserstoff. Eine Methode, um diesen herzustellen ist die elektrochemische Aufspaltung von Wassermolekülen in Wasserstoff und Sauerstoff. Hier fokussiert sich meine Forschung hauptsächlich auf die Entwicklung von Anoden für die alkalische Elektrolyse. Im Rahmen eines Wasserstoff-Flaggschiffprojekts (H2Giga) untersuche ich Elektroden aus Metalloxiden in verschiedenen Verarbeitungsstufen. Dabei verwende ich einen kohärenten Arbeitsablauf, um jeden einzelnen Schritt zu optimieren und diese Elektroden dadurch effizienter, stabiler und skalierbar zu machen. Ich wende mein Wissen und meine Erfahrung in der eingehenden Materialcharakterisierung und -verarbeitung an, indem ich eine Reihe sich ergänzender Techniken einsetze, um diese Elektrodenmaterialien in ihrer Pulver-, Suspensions- und Nanofilmform zu untersuchen und die Informationen zur weiteren Optimierung zu nutzen.

Eine Möglichkeit zur Nutzung von Nanopartikeln besteht in der Form dünner Filme. Was ist der Vorteil von Nanofilmen und was haben Sie in diesem Bereich erforscht?

Dünne Filme, die für ihren minimalen Materialeinsatz und ihre bemerkenswerten, auf bestimmte Zwecke zugeschnittenen Eigenschaften bekannt sind, bieten eine kostengünstige und hocheffiziente Lösung für eine breite Anwendungspalette. Bisher habe ich mich mit Halbleiter-, Metall- und Metalloxid-Filmen beschäftigt, die durch verschiedene Techniken wie Sprühbeschichtung, kombinatorisches Zerstäuben, chemische Badabscheidung und thermisches Aufdampfen für Anwendungen in Solarzellen, Photodetektoren und Elektrokatalyse hergestellt werden. Nach der Herstellung der einzelnen Filme ist die Durchführung einer fortgeschrittenen Charakterisierung wichtig. Dieser Schritt ermöglicht es uns, eine direkte Korrelation zwischen den Eigenschaften der dünnen Schicht und ihrer Leistung in der vorgesehenen Anwendung herzustellen.

Was ist das erstaunlichste Forschungsergebnis, auf das Sie bisher gestoßen sind?

Bei der Entwicklung eines neuen Materials für Solarzellenanwendungen, Kupfer-Antimonsulfid (CuSbS2), habe ich die Synthesebedingungen optimiert, mit denen sich CuSbS2-Absorberschichten für Solarzellen herstellen ließen, die die höchste damals gemeldete Leerlaufspannung erreichten.

"Sobald man aufhört zu lernen, beginnt man zu sterben" ist ein Zitat, das Albert Einstein zugeschrieben wird. Wie lässt sich das auf Ihr Leben als Wissenschaftlerin übertragen?

Auf meinem Weg von der Studentin bis zu meiner jetzigen Rolle als Teamleiterin und Postdoktorandin habe ich immer die Idee verinnerlicht, dass ständiges Lernen unerlässlich ist. Als Forscherin dreht sich mein Leben darum, ständig neues Wissen zu erwerben und mit den neuesten Techniken und Entwicklungen auf dem Gebiet Schritt zu halten. Es ist dieses ständige Streben nach Wissen, das mich in meiner Forschung antreibt.

Materialwissenschaft in Duisburg-Essen und Bochum

Erklärtes Ziel der Universität Duisburg-Essen und der Ruhr-Universität Bochum ist es, schnell und nachhaltig neue und dringend benötigte Materialien für die Energiewende zu entwickeln, wie zum Beispiel edelmetallfreie Katalysatoren zur grünen Wasserstofferzeugung. Bereits seit 2007 arbeiten die Universitäten innerhalb der Universitätsallianz Ruhr (UA Ruhr) strategisch eng zusammen. Herausragende interdisziplinäre Kooperationen sind das Research Center Future Energy Materials and Systems unter Leitung der Ruhr-Universität, das dem Flaggschiffprogramm Materials Chain entwachsen ist. Seit dem Jahr 2018 forschen die Spezialist:innen der beiden Universitäten außerdem im gemeinsamen Transregio 247 (Heterogene Oxidationskatalyse in der Flüssigphase).

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