Ins Labor geschaut: bei Prof. Dr. Inke Siewert (Anorganische Chemie)

Strom aus natürlichen Quellen wie Wind und Sonnenlicht soll in unserer Gesellschaft zukünftig einen noch größeren Raum bekommen. Das Problem: Wie kann man Energieschwankungen in der Produktion abfangen, sodass ausreichend Strom bei Bedarf zur Verfügung steht? Dafür braucht es effiziente Umwandlungsprozesse, bei denen die Energie in chemischen Bindungen, wie man sie aus Brennstoffen kennt gespeichert wird.

In der Göttinger Fakultät für Chemie ist die Forschungsgruppe von Prof. Dr. Inke Siewert damit beschäftig, diese Umwandlungsprozesse so zu gestalten, dass möglichst wenig Energie verloren geht. Eine wichtige Rolle spielen dabei Katalysatoren, mit denen die notwendigen chemischen Reaktionen gezielt gesteuert werden können. Die Umwandlung von elektrischer Energie in chemische Energie, d.h. Brennstoffe, besteht im Wesentlichen in der Übertragung von Elektronen und Protonen. Für Elektronenübertragungsreaktionen eignen sich insbesondere Metallverbindungen, da diese sehr leicht Elektronen abgeben und aufnehmen können. Siewert und ihr Team, darunter Doktorandin Jia-Pei Du und Masterstudent Lucas Paul, versuchen dabei, möglichst mit Metallen zu arbeiten, die häufig in der Natur vorkommen, sodass bei ressourcenschonend gearbeitet werden kann. Das vereinfacht die Experimente nicht gerade, denn chemisch sind häufig seltene, kostspielige Metalle für die Synthesewege auf den ersten Blick besser geeignet.

Das Konzept des Protonengekoppelten Elektronentransfers spielt für die Arbeiten von Prof. Siewert und ihrem Team eine zentrale Rolle. Dabei wird mit jedem Elektron auch ein Proton transportiert. So wird der Energiebedarf für den nächsten Reaktionsschritt gesenkt, die Verluste lassen sich im günstigsten Fall reduzieren. Dabei steckt die Tücke wie so oft im Detail. Die erfolgreiche Entwicklung von Katalysatoren und Synthesewegen hängt natürlich zunächst vom Fachwissen und von guten Ideen ab, aber auch praktisches Geschick und natürlich eine sehr gute Laborausrüstung gehören dazu.

Gut, dass die Gruppe um Prof. Siewert gerade in hochmoderne neue Labors im Institut für Anorganische Chemie gezogen ist. Im geschützten Raum Glovebox können z.B. Synthesen ohne störende Einflüsse von außen durchgeführt werden. Messgeräte zur Gasanalytik oder Potentiostaten helfen, die neu hergestellten Katalysatoren hinsichtlich ihrer Reaktivität zu untersuchen.

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