Materialien für Energiekonversion und Speicherung
Materials for Energy Conversion and Storage
Wissenschaftsdisziplinen
Chemie (50%); Nanotechnologie (25%); Physik, Astronomie (25%)
Keywords
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Energy Conversion,
Energy Storage,
Surfaces,
Interfaces,
Electrocatalysis,
Photocatalysis
Die anhaltende Verbrennung fossiler Brennstoffe infolge des wachsenden Energiebedarfs hat die Welt in eine Klimakrise geführt. Wir können nicht länger Kohlenstoff aus der Lithosphäre in die Atmosphäre überführen, um unsere Energie, Chemikalien, Materialien und Brennstoffe zu erhalten. Stattdessen müssen wir Elemente, die bereits in der Atmosphäre oder Biosphäre vorhanden sind, nutzen, um recycelbare Träger für erneuerbare Energie zu produzieren. Das Schließen der Wasser- und Kohlenstoffdioxidzyklen wird entscheidend sein, da dies der Schlüssel zur Speicherung von nachhaltiger Energie in synthetischen Chemikalien (=Brennstoffen) ist. Unsere Vision ist, ein Forschungszentrum für Energiematerialien zu schaffen, welches das Verständnis und Design effizienter Energieumwandlung ermöglicht und den Weg zu einer fossil-freien Gesellschaft ebnet. Reichlich vorhandene Moleküle wie Wasser und Kohlenstoffdioxid sind der ideale Ausgangsstoff für die chemische Speicherung von Energie aus erneuerbaren Quellen. Zwei potenzielle Wege sind die Spaltung von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff und die Umwandlung von Kohlenstoffdioxid in höherwertige Produkte: Handelschemikalien (Ameisensäure, Formaldehyd, Methanol, Methan als Ersatz für Erdgas) und Brennstoffe (längerkettige Alkane, Olefine). Nachhaltige Umwandlungsprozesse sind die Elektrokatalyse (unter Verwendung von Elektrizität) und die Photokatalyse (unter Verwendung von Sonnenlicht), sie leiden jedoch unter geringer Effizienz und dem Bedarf an Edelmetallkatalysatoren. Wir müssen seltene Elemente durch häufige ersetzen und alternative, kostengünstige Katalysatoren mit hoher Aktivität, Selektivität und Stabilität entwickeln. Um diese Ziele zu erreichen, müssen wir die grundlegenden Prozesse, Mechanismen und Materialeigenschaften von Elektro- und Photokatalysatoren auf atomarer Ebene verstehen. Wir müssen wissen, wie Oberflächen auf molekularer Ebene über einen weiten Parameterbereich funktionieren. Ein langfristiges Ziel ist, das grundlegende Verständnis und Design fortschrittlicher Energiewerkstoffe mittels Interaktion mit relevanten Unternehmen auf Anwendungen zu übertragen. Die vielseitige Natur des Problems erfordert einen interdisziplinären Ansatz. Der Excellenzcluster vereinigt die besten Köpfe unseres Landes und gibt ihnen die Mittel, um zusammenzuarbeiten und ein Netzwerk aufzubauen, das wissenschaftliche Durchbrüche verspricht und Talente anzieht. Das Team umfasst Experten_innen aus den Bereichen Physik, Chemie, Oberflächen- und Materialwissenschaften, sowie computergestützte Modellierung. Das Zentrum fördert junge Wissenschaftler_innen und bietet ein strukturiertes Promotionsprogramm für Doktorand_innen, sowie spezielle Schulungen für Postdocs und junge Forscher_innen. Der Vorstand besteht aus Ulrike Diebold (TU Wien), Stefan Freunberger (IST Austria), Leticia Gonzlez (Universität Wien), Julia Kunze-Liebhäuser (Universität Innsbruck) und Günther Rupprechter (TU Wien; Forschungsdirektor).
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Board of Directors (01.10.2023 -)
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Director of Research (01.10.2023 -)
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Board of Directors (01.10.2023 -)
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Board of Directors (01.10.2023 -)
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Board of Directors (01.10.2023 -)
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Alexander Opitz, Technische Universität Wien (31.3.2023 -)
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Alexey Cherevan, Technische Universität Wien (31.3.2023 -)
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Dominik Eder, Technische Universität Wien (31.3.2023 -)
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Florian Libisch, Technische Universität Wien (31.3.2023 -)
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Gareth Parkinson, Technische Universität Wien (31.3.2023 -)
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Georg Kent Hellerup Madsen, Technische Universität Wien (31.3.2023 -)
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Jürgen Fleig, Technische Universität Wien (31.3.2023 -)
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Katharina Schröder, Technische Universität Wien (31.3.2023 -)
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Markus Valtiner, Technische Universität Wien (31.3.2023 -)
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Davide Bonifazi, Universität Wien (31.3.2023 -)
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Georg Kresse, Universität Wien (31.3.2023 -)
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Jani Kotakoski, Universität Wien (31.3.2023 -)
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Christoph Rameshan, Montanuniversität Leoben (3.7.2024 -)
- Andreas Stierle, Deutsches Elektronensynchrotron - Deutschland
- Martin Bram, Forschungszentrum Jülich - Deutschland
- Norbert H. Menzler, Forschungszentrum Jülich - Deutschland
- Karsten Reuter, Fritz-Haber-Institut d. Max-Planck-Gesellschaft Berlin - Deutschland
- Aliaksandr Bandarenka, Technische Universität München - Deutschland
- Jan Rossmeisl, University of Copenhagen - Dänemark
- Luca Gregoratti, Elettra-Sincrotrone Trieste - Italien
- Nicola Armaroli, ISOF - Italien
- Livia B. Pártay, University of Warwick - Vereinigtes Königreich
Research Output
- 50 Publikationen
- 2 Wissenschaftliche Auszeichnungen
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2025
Titel Quantifying the distinct role of plasmon enhancement mechanisms in prototypical antenna-reactor photocatalysts. DOI 10.1038/s41467-025-57569-0 Typ Journal Article Autor Liu S Journal Nature communications Seiten 2245 -
2025
Titel Combining Electrochemical Scanning Tunneling Microscopy with Force Microscopy. DOI 10.1021/acsnano.5c00591 Typ Journal Article Autor Auer A Journal ACS nano Seiten 8401-8410 -
2025
Titel The density isobar of water: A comparative study of vdW-DF-cx and RPBE-D3. DOI 10.1063/5.0278026 Typ Journal Article Autor Bučková N Journal The Journal of chemical physics -
2025
Titel Green Syngas from Photothermal Catalytic Cellulose Steam Reforming on Ni/SiO2 Nanocatalysts: Synergy of La3+ Promotion and Ni-O Photoactivation. DOI 10.1002/smll.202411977 Typ Journal Article Autor Wu J Journal Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany) -
2025
Titel Engineering active intermetallic Pt-Zn sites via vapour-solid synthesis for photocatalytic hydrogen production. DOI 10.1039/d5se00487j Typ Journal Article Autor Garstenauer D Journal Sustainable energy & fuels Seiten 3283-3292 -
2025
Titel Reducibility, adsorption energies, surface acidity - fundamental material properties for fast oxygen exchange. DOI 10.1039/d5ta05637c Typ Journal Article Autor Grajkowski F Journal Journal of materials chemistry. A Seiten 29885-29899 -
2025
Titel Elucidation of a Core-Shell Structure in Phenyl-Grafted Carbon Nitride/TiO 2 Nanohybrids for Visible-Light-Mediated H 2 Production with Simultaneous Rhodamine B Degradation DOI 10.1021/acsanm.4c05592 Typ Journal Article Autor Hazra M Journal ACS Applied Nano Materials -
2025
Titel Strategic Secondary Ligand Selection for Enhanced Pore-Type Construction and Water Purification Capacity in Zeolitic Imidazolate Frameworks. DOI 10.1021/acsami.4c21221 Typ Journal Article Autor Huang Z Journal ACS applied materials & interfaces Seiten 21133-21142 -
2025
Titel Space Charges at SrTiO3|Mixed Ionic and Electronic Conducting Oxide Heterojunctions and Their Relation to Defect Chemistry. DOI 10.1021/acsami.4c21843 Typ Journal Article Autor Schmid A Journal ACS applied materials & interfaces Seiten 17543-17557 -
2025
Titel Synergy of Oxygen and Water in Ceria-Catalyzed Direct Conversion of Methane to Methanol under Continuous Flow. DOI 10.1021/acscatal.5c05829 Typ Journal Article Autor Li W Journal ACS catalysis Seiten 20496-20511 -
2025
Titel Neue Materialien für Energieumwandlung und -speicherung: Aktuelle Forschung am Lehrstuhl für Physikalische Chemie DOI 10.1007/s00501-025-01573-w Typ Journal Article Autor Berger T Journal BHM Berg- und Hüttenmännische Monatshefte -
2025
Titel Uncovering the Atomic Structure of Substitutional Platinum Dopants in MoS2 with Single-Sideband Ptychography. DOI 10.1021/acs.nanolett.5c00919 Typ Journal Article Autor Benzer A Journal Nano letters Seiten 8931-8938 -
2025
Titel From flat to stepped: active learning frameworks for investigating local structure at copper-water interfaces. DOI 10.1039/d5cp00396b Typ Journal Article Autor Bučková N Journal Physical chemistry chemical physics : PCCP Seiten 9169-9177 -
2025
Titel Mechanistic Insights into CO and H2 Oxidation on Cu/CeO2 Single Atom Catalysts: A Computational Investigation DOI 10.1007/s11244-025-02102-2 Typ Journal Article Autor Genest A Journal Topics in Catalysis -
2025
Titel Efficient Excitonic Configuration Interaction for Large-Scale Multichromophoric Systems Using the Resolution-of-Identity Approximation DOI 10.1021/acs.jpclett.5c00065 Typ Journal Article Autor Mai S Journal The Journal of Physical Chemistry Letters -
2024
Titel Automated image acquisition and analysis of graphene and hexagonal boron nitride from pristine to highly defective and amorphous structures. DOI 10.1038/s41598-024-77740-9 Typ Journal Article Autor Joudi W Journal Scientific reports Seiten 26939 -
2024
Titel Strain fingerprinting of exciton valley character in 2D semiconductors. DOI 10.1038/s41467-024-51195-y Typ Journal Article Autor Kumar Am Journal Nature communications Seiten 7546 -
2024
Titel Ligand engineering enhances (photo) electrocatalytic activity and stability of zeolitic imidazolate frameworks via in-situ surface reconstruction. DOI 10.1038/s41467-024-53385-0 Typ Journal Article Autor Huang Z Journal Nature communications Seiten 9393 -
2024
Titel Thiomolybdate Clusters: From Homogeneous Catalysis to Heterogenization and Active Sites. DOI 10.1002/adma.202305730 Typ Journal Article Autor Batool S Journal Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.) -
2024
Titel MOCHAs: An Emerging Class of Materials for Photocatalytic H2 Production. DOI 10.1002/smll.202400348 Typ Journal Article Autor Nagaraju Myakala S Journal Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany) -
2024
Titel A thiomolybdate cluster for visible-light-driven hydrogen evolution: comparison of homogeneous and heterogeneous approaches DOI 10.1039/d3se01658g Typ Journal Article Autor Batool S Journal Sustainable Energy & Fuels -
2024
Titel Bulk-independent surface oxide composition controls the electrochemical performance of high-entropy alloys. DOI 10.1039/d4ta03619k Typ Journal Article Autor Kogler M Journal Journal of materials chemistry. A Seiten 22565-22575 -
2024
Titel Harnessing a Ti-based MOF for selective adsorption and visible-light-driven water remediation. DOI 10.1039/d4ta01967a Typ Journal Article Autor Ladisich M Journal Journal of materials chemistry. A Seiten 19924-19934 -
2024
Titel Enhanced photochemical effects of plasmonic cluster catalysts through aggregated nanostructures DOI 10.1039/d4gc00560k Typ Journal Article Autor Hu X Journal Green Chemistry -
2026
Titel Quantitative Modeling of Nanopore Formation in 2D MoS2 by Swift Heavy-Ion Irradiation. DOI 10.1021/acsami.5c20044 Typ Journal Article Autor Leino A Journal ACS applied materials & interfaces -
2026
Titel The Oxygen Partial Pressure Dependence of Space Charges at SrTiO3|Mixed Ionic Electronic Conducting Oxide Heterojunctions. DOI 10.1002/smtd.202500728 Typ Journal Article Autor Schmid A Journal Small methods -
2025
Titel The surface phase diagram of Fe3O4(001) revisited. DOI 10.1039/d5lf00022j Typ Journal Article Autor Meier M Journal RSC applied interfaces Seiten 673-683 -
2025
Titel The dark side of metal exsolution: a combined in situ surface spectroscopic and electrochemical study on perovskite-type cathodes for high-temperature CO 2 electrolysis DOI 10.1039/d5ey00013k Typ Journal Article Autor Melcher C Journal EES Catalysis -
2025
Titel BN/BO Doping of peri-Acenoacenes: Modulating Excited States in Trapeziumene Congeners. DOI 10.1002/anie.202517114 Typ Journal Article Autor Marongiu M Journal Angewandte Chemie (International ed. in English) -
2025
Titel Spin Frustration Determines the Stability and Reactivity of Metal-Organic Frameworks with Triangular Iron(III)-Oxo Clusters. DOI 10.1002/anie.202514014 Typ Journal Article Autor Ganguly G Journal Angewandte Chemie (International ed. in English) -
2025
Titel Surface Chemistry of WC Powder Electrocatalysts Probed In Situ with NAP-XPS. DOI 10.1002/anie.202500965 Typ Journal Article Autor Diaz-Coello S Journal Angewandte Chemie (International ed. in English) -
2025
Titel Quantifying Asymmetric Coordination to Correlate with Oxygen Reduction Activity in Fe-Based Single-Atom Catalysts. DOI 10.1002/anie.202423556 Typ Journal Article Autor Cao Y Journal Angewandte Chemie (International ed. in English) -
2025
Titel Online Coupling High-Temperature Electrolysis with Carbonylation Reactions: A Powerful Method for Continuous Carbon Dioxide Utilization. DOI 10.1002/anie.202420578 Typ Journal Article Autor Rath K Journal Angewandte Chemie (International ed. in English) -
2025
Titel Engineering of HO-Zn-N2 Active Sites in Zeolitic Imidazolate Frameworks for Enhanced (Photo)Electrocatalytic Hydrogen Evolution. DOI 10.1002/anie.202419913 Typ Journal Article Autor Huang Z Journal Angewandte Chemie (International ed. in English) -
2025
Titel Efficient periodic density functional theory calculations of charged molecules and surfaces using Coulomb kernel truncation DOI 10.1103/cd6s-cdkf Typ Journal Article Autor Schlipf M Journal Physical Review B -
2025
Titel Two-Dimensional One-Atom-Thick Gold Grown on Defect-Engineered Graphene. DOI 10.1021/acsnano.5c01538 Typ Journal Article Autor Ghaderzadeh S Journal ACS nano Seiten 22032-22043 -
2025
Titel Facet-Dependent Restructuring and Catalytic Activity of Cu Single Crystals during CO Electro-Oxidation. DOI 10.1021/acsnano.5c13881 Typ Journal Article Autor Leitner M Journal ACS nano Seiten 42310-42318 -
2025
Titel A machine learning approach to predict tight-binding parameters for point defects via the projected density of states DOI 10.1038/s41524-025-01634-1 Typ Journal Article Autor Barragan-Yani D Journal npj Computational Materials -
2025
Titel Corrugation-Dominated Mechanical Softening of Defect-Engineered Graphene. DOI 10.1103/physrevlett.134.166102 Typ Journal Article Autor Joudi W Journal Physical review letters Seiten 166102 -
2025
Titel "Single-atom" catalysis: An opportunity for surface science DOI 10.1016/j.susc.2024.122687 Typ Journal Article Autor Parkinson G Journal Surface Science -
2024
Titel How reduction temperature influences the structure of perovskite-oxide catalysts during the dry reforming of methane. DOI 10.1039/d4su00483c Typ Journal Article Autor Lindenthal L Journal RSC sustainability Seiten 3334-3344 -
2024
Titel Mechanistic Insights into CO and H2 Oxidation on Cu/CeO2 Single Atom Catalysts: A Computational Investigation DOI 10.26434/chemrxiv-2024-q61wb Typ Preprint Autor Genest A -
2024
Titel Rationalizing the "Anomalous" Electrochemical Stark Shift of CO at Pt(111) Through Vibrational Spectroscopy and Density-Functional Theory Calculations DOI 10.26434/chemrxiv-2024-kpfsl Typ Preprint Autor Coskun M -
2024
Titel Highly Active W2C-Based Composites for the HER in Alkaline Solution: the Role of Surface Oxide Species. DOI 10.1021/acsami.4c01612 Typ Journal Article Autor Díaz-Coello S Journal ACS applied materials & interfaces Seiten 21877-21884 -
2024
Titel Role of Interfacial Hydrogen in Ethylene Hydrogenation on Graphite-Supported Ag, Au, and Cu Catalysts. DOI 10.1021/acscatal.4c05246 Typ Journal Article Autor Genest A Journal ACS catalysis Seiten 16905-16919 -
2024
Titel The Relevance of the Interfacial Water Reactivity for Electrochemical CO Reduction on Copper Single Crystals. DOI 10.1021/acscatal.3c02700 Typ Journal Article Autor Leitner M Journal ACS catalysis Seiten 1098-1106 -
2024
Titel Oxygen Vacancies and Ti 3+ In-Gap Defects Dictate Photocatalytic H 2 Generation in BaTiO 3 DOI 10.1021/acsaem.4c02142 Typ Journal Article Autor Chandrappa S Journal ACS Applied Energy Materials -
2024
Titel Sum frequency generation (SFG) spectroscopy at surfaces and interfaces: Adsorbate structure and molecular bond orientation DOI 10.1016/j.surfrep.2024.100645 Typ Journal Article Autor Li X Journal Surface Science Reports -
2024
Titel Dissociation Energies via Embedding Techniques. DOI 10.1021/acs.jpca.4c02851 Typ Journal Article Autor Feyersinger F Journal The journal of physical chemistry. A Seiten 9275-9286 -
2024
Titel Spatially Resolved Uncertainties for Machine Learning Potentials. DOI 10.1021/acs.jcim.4c00904 Typ Journal Article Autor Heid E Journal Journal of chemical information and modeling Seiten 6377-6387
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2024
Titel Hans Thirring Prize 2023/24 Typ Research prize Bekanntheitsgrad National (any country) -
2024
Titel Theodor Körner Preis 2024 Typ Research prize Bekanntheitsgrad National (any country)