Entwicklung von Trenntechnologien der nächsten Generation, die weniger Energie verbrauchen und nachhaltiger sind, insbesondere für die Reinigung von Gasen und Flüssigkeiten für Anwendungen in den Bereichen Energie und Umwelt.
Forschungsthemen
1
Energieeffiziente CO₂-Abscheidung: Wir entwickeln innovative Membranen, die Kohlendioxid selektiv abscheiden können und dabei viel weniger Energie verbrauchen als herkömmliche Methoden.
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Nanomaterialien für saubere Trennungen: Unser Team entwickelt atomdünne nanoporöse Materialien, die eine präzise Trennung von Gasen und Flüssigkeiten auf molekularer Ebene ermöglichen.
3
Skalierbare und nachhaltige Membrantechnologien: Wir arbeiten daran, unsere Entdeckungen in praktische, großtechnische Lösungen umzusetzen, die sauberere und nachhaltigere chemische Prozesse unterstützen.
Unsere Schlüsselprojekte
CO₂-Abscheidung aus Graphen
CO₂-Abscheidung mit hauchdünnen Graphenmembranen Entwicklung von Membranen auf Graphenbasis (ein mit dem Nobelpreis ausgezeichnetes Material), die Kohlendioxid selektiv und mit minimalem Energieaufwand abscheiden können und so die Bemühungen zur Eindämmung des Klimawandels unterstützen.
GAZNAT Shell Akademische Mitarbeiter an der EPFL und anderen Universitäten
Ultradünne MOF-Membranen
Ultradünne kristalline nanoporöse Materialien (MOFs) für die Gastrennung Entwicklung innovativer dünner Filme aus MOFs (ein mit dem Nobelpreis ausgezeichnetes Material), die zwischen Gasmolekülen auf atomarer Ebene unterscheiden können und einen Durchbruch für die Wasserstoffreinigung und saubere Energie bieten.
Akademische Mitarbeitende der EPFL und anderer Universitäten
Skalierbare Herstellung von Membranen
Umsetzung von Laborentdeckungen in industrielle Prototypen. Ein Highlight ist die Abscheidung von 1 Tonne CO2 pro Tag aus der Müllverbrennungsanlage Enevi durch die Skalierung einer porösen Graphenmembran im Rahmen eines von der EPFL finanzierten CCUS-Projekts (Solutions4Sustainability, Finanzierung von 9 Millionen CHF). Website: https://s4s-ccus.epfl.ch
GAZNAT Enevi Divea Akademische Mitarbeiter an der EPFL und anderen Universitäten
Dem Labor ist es gelungen, ultradünne, nur wenige Atome dicke Membranen herzustellen, die Gase wie CO₂ und Wasserstoff effizient trennen können.
2
Prof. Agrawal erhielt mehrere internationale Auszeichnungen, darunter ein ERC Starting Grant, den NAMS Young membrane Scientist Award (2018) und den AIChE FRI/John G. Kunesh Award (2021), mit denen seine Pionierarbeit in der Trennungswissenschaft gewürdigt wurde.
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LAS nimmt an nationalen und europäischen Kooperationen teil, die sich auf nachhaltige Energie- und Kohlenstoffabscheidungstechnologien konzentrieren, darunter Partnerschaften mit dem Schweizerischen Nationalfonds (SNF) und ERC-Projekte.
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Die Laborausgründung Divea (gegründet 2024) ist aktiv an der Vermarktung der kostengünstigen Kohlenstoffabscheidungsmembranen beteiligt. Das Labor hat 10 Patente angemeldet. Mehrere wurden erteilt. 7 davon sind von Divea lizenziert worden.
5
Die Arbeit von LAS hat zu viel beachteten Veröffentlichungen, weltweiten Kooperationen und wachsender Anerkennung für die Förderung sauberer technologischer Lösungen geführt, die Emissionen und Energiekosten senken können. Divea führt Feldversuche mit Graphenmembranen durch. Die Forschungsgruppe hat in Zusammenarbeit mit dem Wallis, dem BFE und der GAZNAT Demonstrationsanlagen für Pilotanlagen entwickelt.
Team & talents
Größe des Laborteams
Am LAS sind derzeit rund 20 Forscher, darunter Doktoranden, Postdocs und Ingenieure aus mehr als zehn Ländern beteiligt.
Vorstellen eines bestimmten Teammitglieds
Wir möchten Dr. Jian Hao, einen leitenden Wissenschaftler bei LAS, hervorheben, der eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung von Membranen der nächsten Generation für die CO₂-Abscheidung und Gastrennung spielt. Sein Fachwissen über Nanomaterialien und die Herstellung von Dünnschichten ist von zentraler Bedeutung für die Umsetzung von Laborentdeckungen in skalierbare Technologien.
Vom wissenschaftlichen Team entwickelte Fähigkeiten
Die Teammitglieder erwerben Fachkenntnisse in den Bereichen fortschrittliche Materialsynthese, Nanofabrikation und energieeffiziente Trenntechnologien sowie Projektmanagement und interdisziplinäre Zusammenarbeit.
Andere
Das Labor setzt sich für Vielfalt, Mentoring und eine integrative Arbeitskultur ein, die Kreativität und Innovation fördert.
Regionale und gesellschaftliche Auswirkungen
1
Unsere Forschung unterstützt den weltweiten Übergang zu kohlenstoffarmen Technologien, indem sie die CO₂-Abscheidung und -Reinigung energieeffizienter und erschwinglicher macht.
2
Das LAS mit Sitz in Sitten stärkt das lokale Innovationsökosystem, zieht internationale Talente an und trägt dazu bei, das Wallis als Zentrum für die Forschung im Bereich der sauberen Technologien zu positionieren.
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Durch die Entwicklung skalierbarer und kostengünstiger Trenntechnologien hilft das Labor der Industrie, den Energieverbrauch und die Emissionen zu senken und gleichzeitig ihre Wettbewerbsfähigkeit und Nachhaltigkeit zu verbessern.
Perspektiven und Herausforderungen
Die wichtigsten Möglichkeiten
LAS will die Anwendung seiner fortschrittlichen Membrantechnologien auf die großtechnische CO₂-Abscheidung und saubere Wasserstoffproduktion ausweiten. Es bestehen gute Möglichkeiten, die Verbindungen zur Industrie zu stärken und einen Beitrag zum Übergang der Schweiz zu einer kohlenstoffarmen Wirtschaft zu leisten.
Wichtigste Herausforderungen
Die größte Herausforderung besteht darin, diese Materialien von Laborprototypen auf industrielle Systeme zu übertragen und dabei die Produktion kostengünstig und umweltfreundlich zu halten. Die Überbrückung der Kluft zwischen Forschung und praktischer Umsetzung bleibt ein wichtiger Schwerpunkt.
Zukünftige Partnerschaften
Das Labor strebt eine Zusammenarbeit mit Energie- und Produktionsunternehmen sowie mit öffentlichen Einrichtungen an, um den Technologietransfer zu beschleunigen und die Auswirkungen fortschrittlicher Trennverfahren in nachhaltigen industriellen Prozessen zu demonstrieren.
Laboratory of Materials for Renewable Energy (LMER)
Prof. Andreas Züttel
Laboratory of Materials for Renewable Energy (LMER)
Die Forschung erstreckt sich von der Grundlagenforschung bis hin zur angewandten Forschung im Bereich der Speicherung erneuerbarer Energien mit Hilfe von Wasserstoff und seinen Derivaten. Untersuchung von Reaktionsmechanismen, insbesondere für Wasserstoff in Wechselwirkung mit Metallen und Kohlenstoff, sowie Analyse von Energiesystemen, um fossile Brennstoffe durch erneuerbare Energien zu ersetzen. Suche nach neuen kreativen und innovativen Lösungen und Arbeiten jenseits des Offensichtlichen.
Forschungsthemen
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Wechselwirkung von Wasserstoff mit Metallen, Interkallation von Wasserstoff und Struktur von Hydriden.
2
Reduktion von CO2 und Kohlenwasserstoff, synthetische Kohlenwasserstoffe als nachhaltige Kraftstoffe für die künftige erneuerbare Energiewirtschaft.
3
Analyse der technischen Anforderungen und wirtschaftlichen Auswirkungen von Systemen zur Nutzung erneuerbarer Energien.
Unsere Schlüsselprojekte
Metallhydridspeicher
In Zusammenarbeit mit koreanischen Gruppen und GRZ Technologies wird ein Energiespeichersystem entwickelt, das aus einem Elektrolyseur aus Korea und einem Metallhydridspeichersystem aus der Schweiz besteht. Neue Hydride auf der Basis von bcc-Legierungen ermöglichen es, die Wasserstoffspeicherdichte fast zu verdoppeln.
Biogas zu reinem synthetischem Methan
Umwandlung von Biogas in reines Methan in Zusammenarbeit mit Gaznat. Hydrierung des CO2 zu synthetischem Methan in Anwesenheit von 50% Methan nach vorheriger Entfernung der katalysatorschädlichen Verunreinigungen. Die Methanisierungsreaktion führt zu >99,6 % Methan in einem einstufigen Reaktor. Die Verunreinigungen werden durch neue nanoporöse Membranen aus dem Biogas abgetrennt.
Palmöl als nachhaltiger Flugkraftstoff
Effiziente Synthese von nachhaltigem Flugbenzin aus Palmöl durch Einführung eines selektiven Crackens und Hydrierens. Dadurch bleiben mehr als 75 % des eingesetzten Kohlenstoffs im gewünschten Produkt erhalten.
Highlights
1
Veröffentlichungen über Hydride sind die meistzitierten in diesem Bereich. Bedeutende Beiträge Wasserstoff-Interaktion mit Nanomaterialien, Metallen und Kohlenstoff.
2
Watt d’Or-Preis, Wasserstoff- und Energiepreis
3
Langjährige internationale Zusammenarbeit mit führenden Gruppen in China, Japan, Korea, den USA und mehreren europäischen Ländern, die zu zahlreichen Veröffentlichungen führte.
4
Eine Reihe von Patenten zu Hydriden, Katalysatoren, Analysetechniken und Anwendungen werden in der Industrie genutzt.
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Erste Beschreibung der technischen Möglichkeiten und wirtschaftlichen Auswirkungen einer vollständigen Umstellung der Schweiz auf erneuerbare Energien: Andreas ZÜTTEL, Christoph NÜTZENADEL, Louis SCHLAPBACH, Paul W. GILGEN „Power plant units for CO2 Neutral Energy Security in Switzerland“, Frontiers in Energy Research: Process and Energy Systems Engineering, 12:1336016 (2024), https://doi 10.3389/fenrg.2024.1336016 (open access).
Team & talents
Größe des Laborteams
Das Team besteht aus 2 Postdocs, 7 Doktoranden und 2 bis 5 Praktikanten
Vorstellen eines bestimmten Teammitglieds
Mehrere ehemalige Gruppenmitglieder sind heute Professoren, z.B. Wen LUO an der Universität Shanghai oder Emanuele MOIOLI am Poletechnico in Mailand. Mehrere Gruppenmitglieder haben erfolgreich Unternehmen gegründet, z.B. Noris GALLANDAT GRZ Technologis SA und Cedric KOOLEN SCIDENTIFY SA.
Vom wissenschaftlichen Team entwickelte Fähigkeiten
Sie lernen, nicht nur an wissenschaftlich interessanten Forschungsthemen zu arbeiten, sondern auch relevante wissenschaftliche Herausforderungen zu bearbeiten und über Messungen hinaus wertvolle Ergebnisse zu erzielen.
Andere
Beitrag zum Wissen der globalen Wissenschaftsgemeinschaft durch Austausch und Zusammenarbeit mit den besten Wissenschaftlern weltweit.
Regionale und gesellschaftliche Auswirkungen
1
Die Speicherung erneuerbarer Energien ist die Schlüsseltechnologie, die benötigt wird, um die fossilen Brennstoffe durch erneuerbare Energien zu ersetzen. Die Entwicklung neuer Materialien und Technologien sowie die Wissenschaft dienen direkt der Gesellschaft.
2
Der zunehmende Anteil der erneuerbaren Energien am Energiemix ist ein zentrales Thema im Wallis. Neue Technologien schaffen neue Aktivitäten, Arbeit und Wohlstand.
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Die Energiewende hin zu erneuerbaren Energien ist auch eine Wende auf dem Energiemarkt. Die Wirtschaft profitiert von dem Wissen, das über die Zukunftstechnologien geschaffen wird.
4
Die Beiträge zum Schweizerischen Wasserstoffverband Hydropole (www.hydropole.ch) und zum Internationalen Symposium Hydrogen & Energy (www.hesymposium.ch) verbinden uns mit dem Schweizer Energienetzwerk und der internationalen Gemeinschaft.
Perspektiven und Herausforderungen
Priorität 1
Wasserstoff in Metallen und die Eigenschaften von Hydriden
Priorität 2
Nachhaltige Flugtreibstoffe aus Bioöl
Priorität 3
Analyse erneuerbarer Energiesysteme
Wichtigste Herausforderungen
Konzentrieren Sie sich auf die Förderung der natürlichen Intelligenz und profitieren Sie von der künstlichen Intelligenz, anstatt sie zu ersetzen, um sich auf die wichtigsten Themen zum Wohle der Menschheit zu konzentrieren.
Zukünftige Partnerschaften
Verstärkung der Zusammenarbeit mit China und Konzentration auf die besten chinesischen Forschungsgruppen, um die Synergien für den gemeinsamen Erfolg zu nutzen.
Wir treiben die Materialforschung voran, indem wir molekulare Simulation, Datenwissenschaft und KI miteinander verbinden. Durch rigorose Modellierung, hochwertige Daten und ganzheitliche digitale Plattformen beschleunigen wir Durchbrüche in der retikulären Chemie und der Kohlenstoffabscheidung und schaffen Werkzeuge, die sich in der Praxis bewähren.
Forschungsthemen
1
Wir verwenden moderne Computersimulationen, um zu verstehen, wie neue Materialien auf atomarer Ebene funktionieren. So können wir wichtige Eigenschaften vorhersagen, z. B. wie sie Wärme speichern, Gase absorbieren oder Wasser bewegen, bevor wir sie im Labor herstellen.
2
Wir kombinieren große Datensätze mit modernen KI-Methoden, um zu ermitteln, welche Materialien für eine bestimmte Aufgabe am vielversprechendsten sind. Anstatt Tausende von Materialien experimentell zu testen, lassen wir die KI die Suche auf die nützlichsten Materialien eingrenzen.
3
Wir synthetisieren und charakterisieren neue Materialien, z. B. helle, abstimmbare lumineszierende Verbindungen, um ihre Eigenschaften experimentell zu erforschen und sie mit unseren Simulationen und KI-Modellen zu verbinden.
Unsere Schlüsselprojekte
Eine einheitliche Plattform, die Materialeigenschaften, Prozessdesign, TEA und LCA miteinander verbindet, um optimale CO₂-abscheidende Sorbentien für reale Quelle-Senke-Paare zu identifizieren. 60 globale Fallstudien für Entscheidungen auf Systemebene.
Heriot-Watt Universität ETHZ UC Berkeley ENS Paris
Durch datengesteuertes MOF-Screening haben wir robuste CO₂-bindende "Adsorbaphoren" identifiziert, die gegen Feuchtigkeit resistent sind. Dies führte zur Synthese von Al-PMOF und Al-PyrMOF, die kommerzielle Sorptionsmittel unter feuchten Bedingungen übertreffen.
Die Feinabstimmung großer Sprachmodelle ermöglicht eine genaue Vorhersage von Materialeigenschaften und sogar inverses Design mit minimalen Daten. Demonstriert für Moleküle, Legierungen und MOFs; überraschenderweise übertrifft es spezialisierte ML in datenarmen Bereichen.
Hochzitierter Forscher im Bereich Cross-Field – 2025
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SNFS-Förderung für Fortgeschrittene
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DePOLY ist ein Spin-off von LSMO
Team & talents
Größe des Laborteams
16-18 Personen
Regionale und gesellschaftliche Auswirkungen
1
Grundlagenforschung
Perspektiven und Herausforderungen
Die wichtigsten Möglichkeiten
Entwicklung von AI-gesteuertem Materialdesign
Zukünftige Partnerschaften
Heriot-Watt-Universität
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