Innovation 4EDas Wissenschaftsjahr 2025 – Zukunftsenergie des Bundesministeriums für Bildung, Forschung, Technologie und Raumfahrt widmet sich den Lösungen und Ideen der Energieforschung. Für uns am größten Forschungsinstitut für Solarenergie in Europa gehört das seit 1981 zu unserer DNA. Deshalb haben wir unsere Kolleginnen und Kollegen gefragt, welche #Zukunftsenergie eine besondere Rolle in ihrem Arbeitsalltag spielt. In dieser Blogserie stellen wir unsere Forschenden, ihre Projekte und ihren persönlichen Blick auf Energie und die Energiewende vor.
Neethu Philip Thombra ist das Gesicht des Wissenschaftsjahres 2025 und darf daher in unserer Blogserie nicht fehlen. Ein Foto von ihr in unserem Brennstoffzellenlabor wurde für die Kampagne des Bundesministeriums für Forschung, Technologie und Raumfahrt ausgewählt. Höchste Zeit also, mehr über ihre Arbeit an der Brennstoffzelle der Zukunft zu erfahren.
Woran forschst du am ISE?
Ich forsche zur Produktion von Brennstoffzellen. In unserem Team entwickeln wir die Membran-Elektroden-Einheit (MEA). Das ist der Teil einer Brennstoffzelle, in dem Wasserstoff in Strom, Wärme und Wasser umgewandelt wird. Man kann also sagen, dass sie das elektrochemische Herz einer Brennstoffzelle ist. MEAs von hervorragender Qualität, die effizient, kostengünstig und nachhaltig produziert werden, sind für eine erfolgreiche Brennstoffzellen-basierte Mobilität unerlässlich. Mit unserer Produktionsforschung unterstützen wir den Markthochlauf von Brennstoffzellen. Meine Forschungsaufgaben umfassen hauptsächlich die Optimierung von Prozessbedingungen wie Temperatur und Druck basierend auf unseren Material-Charakterisierungen und die Prozessentwicklung der MEA-Produktion.
Neethu Philip Thombra
Wissenschaftliche Mitarbeiterin Produktion von Brennstoffzellen am Fraunhofer ISE
Eines dieser Forschungsvorhaben, das den Hochlauf der Produktion von Brennstoffzellen für den Schwerlastverkehr in Deutschland fördern soll, heißt R2MEA. Welchen Beitrag leistet das Projekt im Hinblick auf Zukunftsenergien?
Für den Schwer- und Nutzfahrzeugsektor stellen neben batterieelektrischen Antrieben auch Niedertemperatur-Brennstoffzellen eine Möglichkeit zur Umstellung auf emissionsfreie Antriebe dar. Brennstoffzellenfahrzeuge sind Fahrzeuge, die Wasserstoff in elektrische Energie umwandeln. Doch um diese klimafreundliche Mobilität einzuführen, benötigt es eine Industrialisierung der Brennstoffzellen-Produktion. Projekte wie R2MEA konzentrieren sich darauf, die Massenproduktion von Komponenten für Brennstoffzellen zu ermöglichen. Die laufende Forschung zielt auf die Entwicklung von Rolle-zu-Rolle-Produktionslinien, die Optimierung des Materialverbrauchs, die Prozessentwicklung und die Qualitätskontrolle ab und unterstützt so die Industrie dabei, die Brennstoffzellenproduktion vom Pilotmaßstab auf den Industriemaßstab zu übertragen.
Um dies zu erforschen und zu optimieren, bauen wir in einem Labor am Fraunhofer ISE eine große Pilotanlage auf. Ich freue mich schon sehr auf diese gigantischen 10-Meter-Maschinen. Schließlich führen wir umfangreiche Marktstudien zum Bedarf der Industrie, techno-ökonomische Analysen zur Wirtschaftlichkeit verschiedener Produktionsprozesse und Lebenszyklusanalysen zum ökologischen Fußabdruck durch.
Gibt es ein weiteres Projekt am ISE, welches du für besonders zukunftsweisend hältst?
Wir arbeiten aktuell in einem Projekt, das sich mit Kohlenwasserstoff-Polymeren beschäftigt. Diese Werkstoffe sind eine Alternative für PFAS (per- und polyfluorierte Alkylverbindungen), die derzeit bei der Produktion von Membran-Elektroden-Einheiten verwendet werden. Da PFAS in letzter Zeit immer wieder diskutiert werden und die EU ihre Verwendung in verschiedenen Anwendungen regulieren möchte, weil sie ein potenzielles Risiko für Umwelt und Gesundheit darstellen, ist dieses Projekt von großem Interesse. PFAS in Brennstoffzellen zu ersetzen durch umweltfreundliche Werkstoffe, die Kostenvorteile und funktionelle Vorteile bieten, wäre ein Gewinn für alle Beteiligten.
Warum hast du dich für die Energieforschung entschieden?
In meiner Bewerbungsphase zum Masterstudium gewann das Thema der erneuerbaren Energien stark an Bedeutung. Ich entschied mich für den Studiengang „Renewable Energy Engineering and Management“ an der Universität Freiburg, der mir die Bedeutung der Energieforschung und die Notwendigkeit sauberer Energielösungen näherbrachte. Außerdem begann ich während meines Studiums einen Studentenjob am Fraunhofer ISE, der mir praktische Erfahrungen mit verschiedenen Technologien verschaffte, was meine Lernkurve weiter verbesserte.
Für welche Zukunftstechnologie neben der Brennstoffzelle kannst du dich begeistern? Warum?
Bioenergie mit CO2-Abscheidung und -Speicherung (Bioenergy with carbon capture and storage, BECCS) ist ein Verfahren, das Abfallprodukte nutzt und möglicherweise zu negativen Emissionen führen könnte. Aber wie bei jeder aufkommenden Technologie, gibt es auch hier viele Hemmschwellen. Ich bin gespannt, wie sie langfristig überwunden werden, wenn sich die Technologie weiterentwickelt und wächst.
Was gibt dir persönlich Energie?
Schokolade und vor allem die Arbeit in meinem Team der Brennstoffzellen-Produktion mit neugierigen, enthusiastischen und unkomplizierten Menschen, die ein positives Arbeitsumfeld schaffen.
Titelbild: © Fraunhofer ISE / Foto: Dirk Mahler
Das Fraunhofer ISE beteiligt sich mit dieser Blogserie aber auch mit weiteren Aktionen und Veranstaltungen am Wissenschaftsjahr 2025 – Zukunftsenergie. Alle unsere Beiträge finden Sie auf unserer Webseite
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