Forschungsmission
HIPOLE Jena entwickelt polymere Materialien für eine nachhaltige Zukunft
Das Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB) und die Friedrich-Schiller-Universität Jena (FSU Jena) verfolgen im Rahmen von HIPOLE Jena gemeinsam einen neuartigen, zielgerichteten Ansatz auf dem Gebiet der Energiespeicherung und Energieumwandlung.
Im Rahmen von HIPOLE Jena werden für diese Anwendungen Polymere genutzt.
Forschungsbereiche:
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Redox-Flow-Batterien (RFB) stellen eine vielversprechende Batterietechnologie dar. Im Gegensatz zu vielen anderen Batteriesystemen, können bei RFB die Leistung (d.h. wie schnell die Batterie geladen werden kann) und Kapazität (d.h. wie viel Energie die Batterie speichern kann) unabhängig voneinander verändert werden. RFB sind besonders als Speicher für erneuerbare Energien interessant. Im Rahmen von HIPOLE Jena werden organische Elektrolyte auf Basis von Polymeren untersucht, also Kunststoffen, die den Einsatz von kritischen Metallen/Metallionen in den Elektrolyten überflüssig machen.
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Der große Bereich der organic electronics umfasst viele moderne Anwendungsmöglichkeiten, u. a. im Bereich der Smart Textiles, des Smart Packaging oder dem „Internet der Dinge“. Polymer-basierte Aktivmaterialien sowie Elektrolyte erlauben in diesem Zusammenhang die drucktechnische Herstellung von flexiblen, maßgeschneiderten Batterien. In HIPOLE Jena wird die nächste Generation dieser Materialien untersucht, die beispielsweise eine längere Lebenszeit ermöglichen sollen.
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Die kommerziellen Photovoltaiktechnologien sind bei den weltweit installierten Leistungen im Terawatt-Bereich (TW) angekommen. In den nächsten Jahren wird weiter ein sehr großer Bedarf an Photovoltaiksystemen bestehen. Dies erfordert skalierbare, kostengünstige und nachhaltige Technologien für die Deckung der stetig wachsenden Nachfrage. HIPOLE Jena widmet sich in diesem Zusammenhang den Perowskit-Solarzellen. Durch den Einsatz von Polymeren sollen hier beispielsweise die Stabilitäten verbessert werden.
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Ein besonderes Forschungsfeld stellen funktionale selbstheilende Materialien dar. Diese können nach einem Schaden ihre ursprünglichen Eigenschaften wieder herstellen. So untersuchen wir beispielsweise die Selbstheilung in Batterieelektroden, um nach einem Schaden in der Elektrode die Leitfähigkeit wieder herzustellen. Vergleichbare Ansätze sollen hier auch für Solarzellen eingesetzt werden.
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Im Plastikzeitalter, das auch stark mit den negativen Umweltauswirkungen der Kunststoffe verbunden ist (z.B. Mikroplastik), spielt die Nachhaltigkeit eine wichtige Rolle. Daher sollen die Polymere für die verschiedenen Anwendungen auf Basis nachhaltiger Ressourcen entstehen sowie deren Wiederverwertung möglich sein. So spielt beispielsweise die Nutzung des Klimagases CO2 als Baustein für die Polymere eine wichtige Rolle.