Worum es geht
Vision und Mission: Prozesse, Materialien, wirtschaftliche & gesellschaftliche Herausforderungen
Die Welt ist im Wandel. Die Energiewende stellt große Herausforderungen an alle Bereiche der Gesellschaft. Universitäten spielen hierbei eine wichtige Rolle, um zukunftsorientierte Entwicklungen voranzutreiben und Fachleute der neuen Generation auszubilden. Das Schlagwort „Wasserstoff“ wird oft für diesen Wandel genutzt. In der Tat verbindet sich damit aber eine ganze Verkettung von Prozessen, Materialien, wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Herausforderungen – viele davon basierend auf der Kernexpertise der UDE.
Aufgrund der Tradition des Ruhrgebiets in den Bereichen „Materialien“ und „Energie“ kann die UDE – gemeinsam mit einem weitverzweigten Netz an Partnern wichtige Beiträge liefern.
Unsere Mitglieder sind offen für Kooperationen mit Industrie-Partnern. Treten Sie gern mit uns in Kontakt!
Wer wir sind
Die Wasserstoff-Forschung ist breit gefächert, daher arbeiten verschiedene Disziplinen daran, alle Bereiche abzudecken. Gemeinsam arbeiten unsere Mitglieder der Fakultät für Ingenieurwissenschaften mit Forschenden der Fakultäten Chemie, Physik und Wirtschaftswissenschaften zusammen. Auch eine enge Partnerschaft mit externen Forschungseinrichtungen wird gepflegt, wie etwa dem Zentrum für BrennstoffzellenTechnik (ZBT) oder dem Gas- und Wärme-Institut Essen e.V. (GWI).
Schwerpunktthemen der Wasserstoff-Forschung
Speicherung, Transport und Logistik
Die Speicherung von elektrischer Energie aus erneuerbaren Quellen in Form von Wasserstoff ist ein Schlüsselfaktor für die Energiewende und die Erreichung der Klimaneutralität. Die Entwicklung effizienter und sicherer Lösungen für die Speicherung sowie den Transport von gasförmigem und flüssigem Wasserstoff stellt jedoch eine große technologische Herausforderung dar. An der Universität Duisburg-Essen werden Lösungen entwickelt, um Wasserstoff sicher, effizient und wirtschaftlich zu speichern und zu transportieren.
Ein Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung neuer Werkstoffe für Speicher, Rohrleitungen und Dichtungssysteme, die gegenüber Wasserstoffversprödung und Korrosion beständig sind. Parallel werden Turbomaschinen und Verdichter für den Einsatz in Wasserstoffnetzen und Speicheranlagen optimiert. Ergänzt wird dies durch die Entwicklung von Transport- und Infrastrukturlösungen, die den sicheren und effizienten Transport von gasförmigem und flüssigem Wasserstoff ermöglichen.
Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Integration von Wasserstoff in die Mobilität. Neben der Umstellung auf emissionsarme Antriebe rücken die Automatisierung von Betriebsprozessen und der Einsatz intelligenter Verkehrsleitsysteme in den Fokus. Diese tragen dazu bei, den Energieverbrauch zu senken und Emissionen zu reduzieren.
Zusätzlich werden Konzepte erarbeitet, um Wasserstofftechnologien in bestehende Energiesysteme und Produktionsprozesse zu integrieren. Mithilfe von Szenarien und Modellierungen werden mögliche Entwicklungen analysiert, um strategische Entscheidungen zu unterstützen und die langfristige Integration von Wasserstoff in Wirtschaft und Gesellschaft vorzubereiten.
Sensorik, Sicherheit und Systemführung
Wasserstoff wird in Zukunft eine immer größere Rolle in thermischen Prozessen spielen und fossile Brennstoffe zunehmend ersetzen. Dies bringt neue Herausforderungen für das Verständnis, die Auslegung und den sicheren Betrieb von Anlagen mit sich. Um diesen sicheren Betrieb zu gewährleisten, werden moderne Messtechniken, Simulationen und Sensorlösungen entwickelt. Ziel ist es, die Prozesse in Echtzeit zu überwachen, Abweichungen frühzeitig zu erkennen und Systeme entsprechend anzupassen. Dabei kommen hochauflösende Simulationswerkzeuge, Systemmodelle und optisch bildgebende Messmethoden zum Einsatz – vom molekularen Detail bis hin zum industriellen Maßstab.
Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung intelligenter Steuerungs- und Überwachungssysteme. KI-gestützte Algorithmen, eingebettete Systeme und spezielle Hardwarelösungen ermöglichen eine präzise Regelung, auch unter dynamischen Bedingungen. Die Anwendungen reichen von Hybridantrieben mit wasserstoffbasierten Brennstoffzellen bis hin zu Tanksystemen und sicherheitskritischen Bauteilen. Durch die Kombination aus Messtechnik, Modellierung und Systemführung wird ein sicherer und zuverlässiger Betrieb von Wasserstofftechnologien gewährleistet.
Materialien- und Energiewandlungssysteme
Die Entwicklung neuer Materialien ist entscheidend für leistungsfähige Wasserstofftechnologien. Im Mittelpunkt stehen innovative Funktionsmaterialien wie Elektrokatalysatoren, Hochentropielegierungen, 2D-Materialien und Membranen, die gezielt für den Einsatz in Elektrolyseuren und Brennstoffzellen optimiert werden.
Um diese Materialien schnell und effizient zu entwickeln, werden moderne Methoden eingesetzt: Quantenmechanische Berechnungen liefern Vorhersagen über Materialeigenschaften, während Nanopartikelsynthese, Plasma-Oberflächenmodifikationen und additive Fertigung (3D-Druck) für die Herstellung maßgeschneiderter Strukturen genutzt werden.
Durch Tests in realen Systemen – zum Beispiel in Vollzellen am Zentrum für Brennstoffzellen-Technik (ZBT) – werden neue Materialien schnell vom Labor in den industriellen Einsatz überführt. Dieser enge Austausch zwischen Grundlagenforschung, Systementwicklung und Anwendung beschleunigt den Innovationsprozess und trägt zur schnellen Marktreife bei.