Vom Fraunhofer HHI mitbetreute Masterarbeit mit „Applied Photonics Award“ ausgezeichnet

23. November 2021

Die Studentin Luise Hoffmann der TU Clausthal erhält den Nachwuchspreis „Applied Photonics Award“ für ihre Masterarbeit „Herstellung und Charakterisierung von Femtosekundenlaser-legierten Nickelnetzelektroden für die alkalische Wasserselektrolyse“. Die Professoren Wolfgang Schade und Eike Hübner der Abteilung „Faseroptische Sensorsysteme“ des Fraunhofer Heinrich-Hertz-Instituts (HHI) am Standort Goslar haben die Arbeit mitbetreut. Die im Rahmen der Masterarbeit entwickelte Methode weist laut TU Clausthal großes Potenzial auf, um neue Materialverbindungen und Strukturen für verschiedenste Anwendungen mit einfachen Prozessschritten zu realisieren.

Um die Ziele des Pariser Klimaabkommens zu erreichen, muss der Mobilitätssektor von Benzin- und Dieselantrieben hin zu Elektromobilität und alternativen Energiespeichern wie Wasserstoff umorientiert werden. Momentan sind die für die Wasserstoffelektrolyse benötigten Elektrodenmaterialien in der Energieumwandlung noch sehr ineffizient. Daher liegt ein Hauptaugenmerk aktueller Forschung auf der besseren Erzeugung und Speicherung von Wasserstoff, um elektrochemische Verlusterscheinungen zu minimieren.

Forschende der Abteilung „Faseroptische Sensorsysteme“ des Fraunhofer HHI haben zu diesem Zweck im Rahmen des InnoEly-Projekts angefangen, Elektroden für die alkalische Wasserelektrolyse mithilfe laserbasierter Verfahren zu strukturieren, um so den Energieverlust um etwa 20 Prozent zu minimieren. Hierfür werden zur effektiveren Benetzung mit Wasser sogenannte Lochplattenelektroden bzw. Nickelnetzelektroden eingesetzt.

In ihrer ausgezeichneten Arbeit verbindet Luise Hoffmann diese laserbasierten Optimierungsprozesse mit einer Legierung des Metalls Molybdän, das während des Laserstrukturierungsprozesses der Elektrode als Katalysator dient. Hierdurch soll der Energiegewinn weiter erhöht werden. Die beiden Prozesse finden dabei gleichzeitig und somit ohne weiteren Zeitaufwand statt. Luise Hoffmann stellt damit ein neu entwickeltes, effizienteres und vollkommen laserbasiertes Verfahren zur Herstellung strukturierter und legierter Elektrodenmaterialien vor. Die Masterarbeit wurde im Jahr 2020 am Forschungszentrum Energiespeichertechnologien (EST) der TU Clausthal in der Arbeitsgruppe für Materialfunktionalisierung von und unter der Betreuung durch Dr. Thomas Gimpel innerhalb eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Projektes angefertigt. Durch die Kooperation der TU Clausthal mit der Außenstelle des Fraunhofer HHI in Goslar können die neugewonnenen Erkenntnisse direkt in die Praxis umgesetzt werden. Prof. Wolfgang Schade und apl. Prof. Eike Hübner der Abteilung „Faseroptische Sensorsysteme“ haben die preisgekrönte Masterarbeit mitbetreut und begutachtet. Mit ihren Teams arbeiten sie nun daran, diese Grundlagenkenntnisse in die Praxis zu übertragen.

„Für das Fraunhofer HHI ist diese Art des wissenschaftlichen Arbeitens besonders wichtig, da wir neben der Materialfunktionalisierung einen klaren Schwerpunkt auf das Zukunftsthema Photonik setzen. Luise Hoffmann hat mit ihrer zukunftsweisenden Leistung gezeigt, wie Durchbrüche in einem Forschungsbereich Innovationen in einem anderen unterstützen können. Wir gratulieren ihr ganz herzlich zu dieser Auszeichnung,“ so Prof. Wolfgang Schade, der neben seiner Tätigkeit als Abteilungsleiter am Fraunhofer HHI auch den Vorstandsvorsitz des EST der TU Clausthal innehat.

Der Nachwuchspreis wurde ins Leben gerufen, um besonders originelle und innovative Abschlussarbeiten im Bereich der angewandten Photonik zu würdigen, die sich mit der Lösung von Herausforderungen für Gesellschaft, Wirtschaft und Industrie beschäftigen. Der mit 2.000 Euro dotierte „Applied Photonics Award“ wird seit 2018 jährlich im Rahmen der „Photonic Days Jena“ für die beste Bachelor-, Master- und Dissertationsarbeit sowie als Jury-Preis für besondere Anwendungspotenziale verliehen.

In einer hybriden Veranstaltung des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik (IOF) wurde der Preis von Professor Reinhardt Genzel (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik), Nobelpreisträger für Physik im Jahr 2020, und Professor Andreas Tünnermann (IOF) in Jena überreicht. Die Verleihung wurde vom Verband Deutscher Ingenieure (VDI) sowie den Unternehmen Active Fiber Systems, Jenoptik und Trumpf unterstützt.