Rebecca Katharina Pittkowski

Projekttitel

Stability of water electrolysis catalysts – StabilECat

Hvad handler dit projekt om?

Ved hjælp af elektricitet kan vand spaltes til brint og ilt, og denne brint er et nøglemolekyle i omstillingen af vores kemiske industri til en vedvarende industri. Der er brug for en katalysator for at gøre vandspaltningen så effektiv som muligt. Til dette bruges iridium, som er et af jordens mest sjældne grundstoffer. Mit projekt har til formål at reducere mængden af iridium og samtidig bevare katalysators effektivitet. Det er især materiale stabilitet, der er en udfordring. I StabilECat vil vi finde ud af, hvorfor katalysatorens stabilitet forringes, når der bruges mindre mængder iridium. Hvad er det for processer, der fører til tab af effektivitet? For at forstå dette bruger vi røntgenstråler med høj energi for at kunne kigge ind i katalysen under drift og følge de strukturelle ændringer gennem processen.

Hvordan opstod din interesse for dit forskningsfelt?

Allerede da jeg gik i skole, var jeg meget interesseret i emnet energiomdannelse og energiforsyning i fysiktimerne. Jeg mener, at det er helt afgørende for en bæredygtig fremtid, og det motiverer mig meget i min forskning. Min interesse og fascination af kemi ligger i at forstå, hvordan et materiales egenskaber påvirker dets struktur, og hvordan vi kan bruge denne viden til at skabe nye materialer med forbedrede egenskaber. Jeg bringer disse to områder af energiomdannelse og materialekemi sammen i min forskning inden for elektrokatalyse.

Hvad er de forskningsmæssige udfordringer og perspektiver ved dit projekt?

En udfordring er, at de kemiske forhold ved elektrolyse er meget barske, hvilket betyder, at kun nogle få materialer er stabile, og det er netop derfor, at iridium er så afgørende her. For at forstå de strukturelle ændringer, der fører til nedbrydning af katalysatoren og tab af effektivitet, er vi nødt til at studere materialerne under disse barske forhold og forklare, på hvilken skala deaktiveringen sker. For at opnå dette vil vi kombinere forskellige karakteriseringsmetoder. Med røntgenspredning kan vi følge, hvordan atomars struktur i katalysatorpartiklerne ændres. Vi vil kombinere dette med røntgenmikroskopi for at forstå, hvilke makroskopiske detaljer i katalysatorfilmen dette hænger sammen med. Med denne samlede viden vil vi finde ud af, hvilke mekanismer der fører til tab af effektivitet, så vi kan udvikle mere stabile katalysatorer.

Hvilke perspektiver vurderer du selv, at din forskning på sigt kan have for det omgivende samfund?

Holdbarhed er et nøgleproblem for udviklingen af nye katalysatorer. Det mest effektive materiale i verden kan ikke bruges, hvis det ikke er stabilt nok. At forstå de komplekse mekanismer på forskellige længdeskalaer, der fører til ustabilitet, er derfor vigtig viden, som er nødvendig for at fremme udviklingen af katalysatorer generelt. Hvis vi kan gøre fremskridt med at stabilisere katalysatorer til elektrolyse med lavere mængder iridium, vil det være af stor værdi for den grønne omstilling. Afhængigheden af denne sjældne ressource kan sætte en kæp i hjulet for produktionen af brint ved elektrolyse. Men denne brint er nødvendig for en bæredygtig produktion af gødning, brændstoffer, stål osv.

Hvad vil det betyde for din forskerkarriere, at du indgår i Sapere Aude-programmet?

Sapere Aude-programmet er en stor ære for mig, som vil åbne nye døre i min forskningskarriere. Jeg er glad for, at jeg nu kan samle et hold af talentfulde unge forskere og skabe et forskningsmiljø, der kan inspirere og uddanne nye forskere inden for dette spændende felt. Det vil give os mulighed for og rammer til at dykke ned i feltet og opnå forskningsresultater, der kan gå langt ud over, hvad jeg ellers ville have været i stand til at gøre. Gennem Sapere Aude og de nye samarbejder i projektet kan jeg også udvide mit internationale netværk og etablere mig som en internationalt anerkendt ekspert i elektrokatalyse.