Interview mit Postdoc-Stipendiatin Dr. Ying Pan zur „Woche des Wasserstoffs“
Wasserstoff gilt als Hoffnungsträger der Zukunft. Die Herstellung benötigt allerdings sehr viel Energie. Denn Wasserstoff ist ein Gas, das in der Natur nur gebunden vorkommt – zum Beispiel in Wasser. Um es nutzen zu können, muss es aus dieser Verbindung gelöst werden. Naturwissenschaftlerin Dr. Ying Pan forscht daran, wie das ohne den Einsatz von Strom funktionieren kann und hat dafür 2023 das Postdoc-Stipendium der Universität Paderborn erhalten. Im Interview spricht sie über ihr Vorhaben, die Herausforderungen und über das Leben und Arbeiten in Paderborn.
Frau Pan, seit knapp einem Jahr forschen Sie nun an der Universität Paderborn. Im Fokus stehen dabei innovative Strategien, um Wasserstoff ohne den Einsatz von Strom zu gewinnen. Wieso brauchen wir solche Methoden und wie können sie zur Bewältigung der Energieknappheit beitragen?
Über 95 Prozent der Wasserstoffproduktion sind derzeit auf fossile Brennstoffe angewiesen. Um Emissionen zu reduzieren und die Umwelt zu schützen, investieren Staaten und Industrien viel Geld in neue, grüne Energietechnologien. Weitverbreitete Methoden wie Elektrizität oder Solarenergie stehen in der Praxis aber auch vor Herausforderungen – sie sind zum Beispiel stark von Katalysatoren auf Edelmetallbasis abhängig, verbrauchen viel Strom und die Erträge sind gering. Deshalb braucht es günstigere, innovative und umweltfreundlichere Technologien.
Der piezokatalytische Ansatz kann mechanische Energie nutzbar machen – sogar aus Vibrationen, die durch Umwelteinflüsse wie Lärm, Wind, fließendes Wasser oder Wellen verursacht werden. Diese Methode könnte also ein neuer Weg sein, um verschwendete mechanische Energie mithilfe von Umwandlung und Speicherung, Sensoren und Aktoren wiederzuverwenden.
Können Sie für Laien erklären, was das genau bedeutet und wie dieser Prozess funktionieren könnte?
Im Wesentlichen geht es bei der von uns untersuchten Technik darum, grüne Kraftstoffe und Chemikalien aus Wasser zu gewinnen, indem die Wasserlösung mechanischen Schwingungen ausgesetzt wird. Das ist die sogenannte Piezokatalyse. Bei diesem Verfahren wird der piezoelektrische Effekt von den Katalysatoren genutzt. Der entscheidende Punkt ist, das richtige Katalysatorsystem zu finden, das mechanische Energie in elektrische Energie umwandeln kann.
Welche Herausforderungen sind Ihnen bei Ihrem Forschungsvorhaben bisher begegnet?
Einer der größten Vorteile der Piezokatalyse ist, dass sie nicht von Materialien auf Edelmetallbasis abhängig ist. Die besten Katalysatoren für dieses Verfahren sind kostengünstige Halbleiter wie Zinkoxid oder kohlenstoffbasierte Materialien, die sich für großangelegte Produktionen eignen. Genau wie andere vielversprechende Verfahren zur Wasserstofferzeugung gibt es aber auch bei der Piezokatalyse Herausforderungen, wie z. B. die geringe Effizienz von einigen Katalysatoren, die zu einer niedrigen Produktionsrate von grünen Kraftstoffen und Chemikalien führt. Eine weitere Herausforderung ist die begrenzte Vielfalt der verfügbaren Katalysatorsysteme. Wir müssen also nicht nur die Effizienz der vorhandenen Katalysatorsysteme verbessern, sondern auch neue Systeme erforschen, um die Bandbreite an Piezokatalysatorsystemen zu erweitern.
Sie haben an der „University of New South Wales“ in Sydney promoviert, zuvor waren Sie bereits an der „Chinese Academy of Sciences“ in Shanghai tätig. Welchen Einfluss hat diese internationale Perspektive auf Ihre Arbeit und was hat Sie an die Universität Paderborn geführt?
Dank meiner internationalen Ausbildung und Berufserfahrung bin ich flexibler hinsichtlich neuer Herausforderungen und Möglichkeiten geworden. Mein Hintergrund hat es mir erleichtert, mich schnell an die akademische Landschaft in Deutschland anzupassen und ein breites internationales Netzwerk für meine Forschung aufzubauen. Meine Entscheidung, an die Universität Paderborn zu kommen, ergab sich aus dem guten akademischen Ruf der deutschen Universitäten und den spannenden Forschungsmöglichkeiten im Bereich der grünen Energie innerhalb der Arbeitsgruppe von Jun.-Prof. Nieves Lopez Salas. Nach fast einem Jahr hier habe ich die pulsierende Atmosphäre und das reiche kulturelle Leben dieser Stadt zu schätzen gelernt, sowohl in meinem Arbeitsumfeld als auch privat.
Inwiefern erhalten Sie als Wissenschaftlerin in der frühen Karrierephase Unterstützung von der Universität Paderborn und was ist Ihre Perspektive für die nächsten Jahre?
Derzeit werde ich durch ein Postdoc-Stipendium der Universität Paderborn unterstützt, das es mir ermöglicht, meine Forschung hier durchzuführen. Auch die Arbeitsgruppe von Prof. Lopez Salas unterstützt mich in allen Belangen und das Department Chemie stellt alle notwendigen Anlagen zur Verfügung. Darüber hinaus bietet die Universität Paderborn viele kostenlose Ressourcen für die Karriereentwicklung an, wovon ich sehr profitiere. Aus meiner Sicht zeichnet sich die Universität Paderborn wirklich durch ihre Unterstützung für junge Wissenschaftler aus. Für die Zukunft habe ich mir vorgenommen, meine Forschung zu vertiefen und zusätzliche Finanzierungsmöglichkeiten zu erkunden, sowohl innerhalb der Universität Paderborn als auch aus externen Quellen, um eine unabhängigere berufliche Laufbahn anzustreben.
Was raten Sie jungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, die eine akademische Karriere anstreben?
Ich bin gerade dabei, eine akademische Laufbahn einzuschlagen, daher gelten die Ratschläge, die ich gebe, sowohl für mich selbst als auch für andere junge Wissenschaftler. Eine akademische Karriere ist herausfordernd, aber unglaublich erfüllend. Mein Rat ist, immer optimistisch und enthusiastisch in Bezug auf die eigene Forschung zu bleiben. Seien Sie offen für neue Ideen und Kooperationen. Tauschen Sie sich aktiv mit anderen Wissenschaftlern aus, lernen Sie von ihrem Fachwissen und teilen Sie Ihre Erfahrungen auch mit ihnen.
