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Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) richtet eine neue Forschungsgruppe unter Federführung der TU Darmstadt ein. In dem Vorhaben „SynDiPET“ von TU-Professorin Dr.-Ing. Bai-Xiang Xu als Sprecherin geht es um sogenannte protonenleitende Keramiken, die aufgrund ihres möglichen Einsatzes als Elektrolyte Schlüsselmaterialien für die Energiespeicherung und Brennstoffzellentechnologie sind. Die Technologie ermöglicht mit relativ geringem Energieeinsatz die Erzeugung von hochreinem, trockenem Wasserstoff, der direkt weiterverwendet werden kann. Wasserstoff gilt als einzige realistische Lösung, um erneuerbare Energie in großem Maßstab zu speichern.
Allerdings stößt bei der Gestaltung von protonenleitenden keramischen Elektrolyten das bisherige Materialdesign zunehmend an Grenzen, was eine breite Anwendung bislang einschränkt. Hier setzt die Forschungsgruppe „Synergetisches Design protonenleitender Keramiken für Energietechnologie (SynDiPET)“ an: Sie will in einer übergreifenden Betrachtung die Mikrostrukturen von Elektrolytkeramiken optimieren, insbesondere durch neuartige Sinter- und Charakterisierungstechnik. Dabei sollen auch skalenübergreifende Simulationen und Methoden des Maschinellen Lernens einbezogen werden.
Neue Maßstäbe
Die daraus entstehende umfassende Datenbasis ermöglicht die Entwicklung maschinell-lernbasierter Modelle und inverser Designansätze – die also von der gewünschten Eigenschaft und nicht vom Ausgangsmaterial ausgehen. Auf technischer Ebene will die neue Forschungsgruppe damit protonische Keramiken und elektrochemische Zellen gezielt vorantreiben und die Wasserstofftechnologie sowie die Energiewende beschleunigen. Auf wissenschaftlicher Ebene setzt das Vorhaben neue Maßstäbe in den Bereichen Datenmanagement, Digitalisierung und datengetriebene Materialforschung.
Die Forschungsgruppe wird koordiniert am Institut für Materialwissenschaft (Fachbereich Material- und Geowissenschaften) der TU Darmstadt unter Leitung von Professorin Xu. Drei von insgesamt neun Teilprojekten sind hier am Fachgebiet Mechanik funktionaler Materialien angesiedelt. Unter anderem stellt die TU die Data- und Rechner-Infrastruktur bereit, fördert den interdisziplinären Austausch zwischen den beteiligten Partner:innen und stellt eine effiziente, kohärente Umsetzung der gemeinsamen Forschungsziele sicher.
Tiefes physikalisches Verständnis
m Projekt beteiligt sind außerdem das Forschungszentrum Jülich, das Karlsruher Institut für Technologie, das Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, die Philipps-Universität Marburg und die Universität Stuttgart. Für die erste Förderphase von vier Jahren ab Anfang 2026 stehen mehr als 4,3 Millionen Euro zur Verfügung. Davon entfallen mehr als 1,9 Millionen Euro auf die TU Darmstadt.
„Ein besonderer Schwerpunkt der Forschungsgruppe liegt auf der Generierung und Nutzung von Simulationsdaten“, erklärt Xu. „Wir gehen dadurch deutlich über klassische, rein datenbasierte ‚Blackbox‘-Ansätze des Maschinellen Lernens hinaus und ermöglichen ein tiefes physikalisches Verständnis und eine Optimierung der Materialien. Die drei an der TU Darmstadt angesiedelten Teilprojekte leisten hierzu maßgebliche Beiträge.“
Insgesamt beschloss der Hauptausschuss der DFG am 12. Dezember auf Empfehlung des Senats die Einrichtung von neun neuen Forschungsgruppen und einer neue Kolleg-Forschungsgruppe. Zusätzlich wurden neun Forschungsgruppen und eine Kolleg-Forschungsgruppe für eine weitere Förderperiode verlängert.
Weitere Informationen: https://www.mawi.tu-darmstadt.de/materialwissenschaft/willkommen_mawi/index.de.jsp
