Plasmen für die Katalyse

DFG bewilligt zweite Förderperiode des SFB 1316

Systeme zur Stoffwandlung sind ein wichtiger Baustein bei der Nutzung und Speicherung von dezentral erzeugten regenerativen Energien. Der Sonderforschungsbereich 1316 (SFB 1316) „Transiente Atmosphärendruckplasmen – vom Plasma zu Flüssigkeiten zu Festkörpern“ widmet sich der Kombination von Atmosphärendruckplasmen mit der Katalyse, um möglichst flexible Lösungen für diese Stoffwandlung zu entwickeln. „Sie sollen skalierbar, steuerbar und robust gegen äußere Einflüsse sein, wie zum Beispiel Verunreinigungen in den Ausgangsstoffen“, erklärt Prof. Dr. Achim von Keudell, Sprecher des SFB. 

Die erste Förderperiode des SFB 1316 hat sich der Aufklärung der transienten Phänomene in Atmosphärendruckplasmen sowie den Grenzflächenprozessen an der Oberfläche von Katalysatoren gewidmet. Hierbei standen drei Systeme im Zentrum: die plasmakatalytische Umwandlung von Gasen, die Kombination von Plasmen mit der Elektrolyse an der Grenzfläche zwischen Flüssigkeit und Festkörper, sowie die plasmagestützte Biokatalyse, bei der Enzyme sehr selektiv neue Moleküle erzeugen. Dabei konnten die Forschenden große Fortschritte erzielen: Sie erreichten zum Beispiel eine genaue Kontrolle der Bildung von Reaktivteilchen in diesen Plasmen. Ebenso konnten sie die atomaren und molekularen Oberflächenprozesse tiefergehend verstehen. 

In der zweiten Förderperiode sollen diese Erkenntnisse zusammengeführt werden, um das Wechselspiel eines Plasmas mit seinen Reaktivteilchen und einer katalytisch wirksamen Oberfläche optimal auszunutzen. Hierzu gibt es viele weitere Fragen, da zum Beispiel in der traditionellen Katalyse im Wesentlichen stabile Moleküle Reaktionspartner sind, während in der Plasmakatalyse, Reaktivteilchen beziehungsweise hoch angeregte Spezies einen bestimmten Reaktionspfad beschleunigen oder unterdrücken können. Auf dieser Basis sollen erste Prototypenanlagen für die Plasma-Katalyse, die Plasma-Elektrolyse und die Plasma-Biokatalyse entstehen. 

Beteiligt am SFB sind neben der RUB als Sprecherhochschule Forscher der Universität Ulm, dem Forschungszentrum Jülich und dem Fritz-Haber-Institut in Berlin.