Maximilian Fichtner

Maximilian Fichtner (* 1961 in Heidelberg) ist ein deutscher Chemiker. Seit 2013 ist er Professor für Festkörperchemie an der Universität Ulm und seit Oktober 2021 (zum zweiten Mal) geschäftsführender Direktor des Helmholtz-Instituts Ulm für Elektrochemische Energiespeicherung (HIU). Zugleich leitet er die Abteilung "Energiespeichersysteme" am Institut für Nanotechnologie des KIT (Karlsruher Institut für Technologie).[1] Fichtner ist wissenschaftlicher Direktor von CELEST (Center for Electrochemical Energy Storage Ulm-Karlsruhe)[2] und Sprecher des Exzellenzcluster POLiS[3].

Werdegang

Fichtner studierte Lebensmittelchemie und Chemie an der Universität Karlsruhe [mittlerweile Karlsruher Institut für Technologie (KIT)], wo er mit dem Diplom in Chemie abschloss. 1992 wurde er mit Auszeichnung zum Dr. rer. nat in Chemie/Oberflächenwissenschaften promoviert und erhielt für seine Arbeit den Hermann-Billing Preis, der jährlich von der Studentenverbindung Corps Friso-Cheruskia Karlsruhe und dem KIT verliehen wird.

Nach seiner Promotion erhielt er eine Förderung als Nachwuchswissenschaftler am damaligen Kernforschungszentrum Karlsruhe (KfK), wo er seine Methode zur Untersuchung organischer Materialien weiterentwickelte. 1994 nahm er die Position des Vorstandsreferenten am Forschungszentrum Karlsruhe (FZK) im Bereich „Grundlagenforschung und Neue Technologien“ an. 1997 verließ er diese Referenten-Position, um eine neue Aktivität im Bereich „Chemische und Thermische Mikroverfahrenstechnik“ aufzubauen. Schwerpunkte der Arbeiten waren die heterogene Katalyse in Mikrokanälen mit den Themen „Brennstoffprozesstechnik“ (Methanol-Dampfreformierung, partielle Oxidation von Methan) und die Synthese von Feinchemikalien. Die Gruppe wurde 2001 in das neugegründete „Institut für Mikroverfahrenstechnik“ integriert.

Im Jahre 2000 übernahm Fichtner den Aufbau und die Leitung einer weiteren Gruppe am neu gegründeten „Institut für Nanotechnologie“ (INT) mit dem Thema „Nanoskalige Materialien für die Energiespeicherung“.

2012 erhielt er einen Ruf der Universität Ulm als Professor für Festkörperchemie, den er 2013 annahm. Dies war verbunden mit der Leitung des Bereichs „Materials-I“ am neu gegründeten Helmholtz-Instituts Ulm (HIU). Seit 2015 ist er geschäftsführender Direktor des Instituts.

Fichtner war und ist außerdem Koordinator mehrerer EU-Projekte und von Verbundprojekten der Bundesministerien für Bildung und Forschung und für Wirtschaft und Energie. Er organisiert mehrere Symposien und übernimmt auch Vorsitzfunktionen auf Symposien.

2018 wurde er zum wissenschaftlichen Direktor der Forschungsplattform „CELEST“ (Center for Electrochemical Energy Storage Ulm & Karlsruhe) gewählt. Weiter ist er Koordinator eines Exzellenzclusters im Rahmen der Exzellenzstrategie des Bundes und der Länder. Der von den Universität Ulm und dem KIT erfolgreich eingeworbene Exzellenzcluster POLiS ist der einzige Exzellenzcluster zum Thema Batterien.

Forschung

Fichtner sammelte Erfahrung auf verschiedenen Feldern wie Theoretische Chemie, Instrumentelle Analytik, Höhere Verwaltung, chemische Verfahrenstechnik, Heterogene Katalyse, Wasserstoffspeicherung, Elektrochemie und Batterieforschung.

Ergebnisse seiner Arbeit mit Pioniercharakter sind die ersten Messungen von Salzen mit der Sekundär-Neutralteilchen-Massenspektrometrie (SNMS), die Entwicklung einer tiefenaufgelösten Verbindungsanalyse mit der Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS) mit der erstmals auch ionenbeschussempfindliche Salze analysiert werden konnten[4], oder ein Mikrostrukturreaktor, in dem eine stöchiometrische Knallgasmischung katalytisch verbrannt und die entstehende Reaktionswärme an ein Wärmeträgeröl sicher übertragen werden konnte.[5]

Bei der Entwicklung von neuen Materialien für die Wasserstoffspeicherung wurden zwei neue Komplexhydride, das Magnesiumalanat[6] und das Magnesiumborhydrid[7] in reiner Form synthetisiert und getestet. Mit einem Ti13-Cluster als Katalysator[8] wurden mit dem Speichermaterial Natriumalanat bisher unerreichte Be- und Entladegeschwindigkeiten gemessen, gleichzeitig mit der Bogdanovic-Arbeitsgruppe am MPI Mülheim. Die weiteren Arbeiten in diesem Bereich fokussierten sich auf die Untersuchung nanoskaliger Effekte in Energiematerialien.[9][10] Aufbauend auf Arbeiten zur Nanostrukturierung von verschiedenen Typen von Hydriden seit den späten 1990er Jahren in Forschungsarbeiten zahlreicher internationaler Arbeitsgruppen[11][12], wurde erstmals nicht nur die Änderung der kinetischen, sondern auch die Änderung der thermodynamischen Eigenschaften von nanoskaligem Magnesiumhydrid und von Komplexhydriden experimentell in seiner Gruppe nachgewiesen.[13]

In der Batterieforschung wurden neue Synthesemethoden entwickelt, mit denen Konversionselektroden erstmals ein stabiles Zyklenverhalten erreichten.[14][15] Neue Batterietypen auf der Basis anionischer Ladungsträger wie Fluorid- und Chloridionen wurden vorgestellt[16][17] und ein neuer Elektrolyt für Magnesiumbatterien wurde entwickelt. Dieser weist ein Spannungsfenster von 3,9 V auf (siehe auch Fig. 1 in [18]) und eignet sich für reversibel arbeitende Magnesium-Schwefelbatterien. Weiter wurde in der Arbeitsgruppe der erste stabile Raumtemperatur-Elektrolyt für reversible Calciumbatterien entwickelt.[19]

Im Bereich Li-Ionenbatterien wurde eine neue Klasse von Kathodenmaterialien für Li-Ionenbatterien vorgestellt, die bisher unerreichte Packungsdichte für Li-Ionen im Festkörper erreichen, die so genannten „Li Rich FCC Materials“.[20]

Einzelnachweise
  1. https://hiu-batteries.de/news_and_events/fichtner-2021-direktor/
  2. Maximilian Fichtner: CELEST (Center for Electrochemical Energy Storage Ulm & Karlsruhe). In: Projekt-Website. KIT, abgerufen am 11. Juni 2019.
  3. Daniel Messling: POLiS Cluster of Excellence. 6. März 2019, ehemals im Original (nicht mehr online verfügbar); abgerufen am 11. Juni 2019 (britisches Englisch).@1@2Vorlage:Toter Link/www.postlithiumstorage.org (Seite nicht mehr abrufbar. Suche in Webarchiven)
  4. M. Fichtner, M. Lipp, J. Goschnick, H. J. Ache: Mass spectrometry of secondary neutrals and ions for chemical analysis of salts. In: Surface and Interface Analysis. Band 17, Nr. 3, 1. März 1991, ISSN 1096-9918, S. 151–157, doi:10.1002/sia.740170306.
  5. Michael T. Janicke, Harry Kestenbaum, Ulrike Hagendorf, Ferdi Schüth, Maximilian Fichtner: The Controlled Oxidation of Hydrogen from an Explosive Mixture of Gases Using a Microstructured Reactor/Heat Exchanger and Pt/Al2O3 Catalyst. In: Journal of Catalysis. Band 191, Nr. 2, 25. April 2000, S. 282–293, doi:10.1006/jcat.2000.2819 (sciencedirect.com [abgerufen am 16. November 2016]).
  6. Maximilian Fichtner, Olaf Fuhr: Synthesis and structures of magnesium alanate and two solvent adducts. In: Journal of Alloys and Compounds. Band 345, Nr. 1–2, 28. Oktober 2002, S. 286–296, doi:10.1016/S0925-8388(02)00478-4 (sciencedirect.com [abgerufen am 16. November 2016]).
  7. Krzysztof Chłopek, Christoph Frommen, Aline Léon, Oleg Zabara, Maximilian Fichtner: Synthesis and properties of magnesium tetrahydroborate, Mg(BH4)2. In: Journal of Materials Chemistry. Band 17, Nr. 33, 14. August 2007, ISSN 1364-5501, doi:10.1039/B702723K (rsc.org [abgerufen am 16. November 2016]).
  8. Maximilian Fichtner, Olaf Fuhr, Oliver Kircher, Jörg Rothe: Small Ti clusters for catalysis of hydrogen exchange in NaAlH 4. In: Nanotechnology. Band 14, Nr. 7, 1. Januar 2003, ISSN 0957-4484, S. 778, doi:10.1088/0957-4484/14/7/314 (iop.org [abgerufen am 16. November 2016]).
  9. M. Fichtner: Nanotechnological Aspects in Materials for Hydrogen Storage. In: Advanced Engineering Materials. Band 7, Nr. 6, 1. Juni 2005, ISSN 1527-2648, S. 443–455, doi:10.1002/adem.200500022.
  10. Maximilian Fichtner: Nanoconfinement effects in energy storage materials. In: Physical Chemistry Chemical Physics. Band 13, Nr. 48, 29. November 2011, ISSN 1463-9084, doi:10.1039/C1CP22547B (rsc.org [abgerufen am 16. November 2016]).
  11. John J. Vajo, Florian Mertens, Channing C. Ahn, Robert C. Bowman, Brent Fultz: Altering Hydrogen Storage Properties by Hydride Destabilization through Alloy Formation:  LiH and MgH2 Destabilized with Si. In: The Journal of Physical Chemistry B. Band 108, Nr. 37, 1. September 2004, ISSN 1520-6106, S. 13977–13983, doi:10.1021/jp040060h.
  12. Adam F. Gross, John J. Vajo, Sky L. Van Atta, Gregory L. Olson: Enhanced Hydrogen Storage Kinetics of LiBH4 in Nanoporous Carbon Scaffolds. In: The Journal of Physical Chemistry C. Band 112, Nr. 14, 1. April 2008, ISSN 1932-7447, S. 5651–5657, doi:10.1021/jp711066t.
  13. Wiebke Lohstroh, Arne Roth, Horst Hahn, Maximilian Fichtner: Thermodynamic Effects in Nanoscale NaAlH4. In: ChemPhysChem. Band 11, Nr. 4, 15. März 2010, ISSN 1439-7641, S. 789–792, doi:10.1002/cphc.200900767.
  14. Raju Prakash, Ajay Kumar Mishra, Arne Roth, Christian Kübel, Torsten Scherer: A ferrocene-based carbon–iron lithium fluoride nanocomposite as a stable electrode material in lithium batteries. In: Journal of Materials Chemistry. Band 20, Nr. 10, 23. Februar 2010, ISSN 1364-5501, doi:10.1039/B919097J (rsc.org [abgerufen am 16. November 2016]).
  15. M. Anji Reddy, Ben Breitung, Venkata Sai Kiran Chakravadhanula, Clemens Wall, Michael Engel: CFx Derived Carbon–FeF2 Nanocomposites for Reversible Lithium Storage. In: Advanced Energy Materials. Band 3, Nr. 3, 1. März 2013, ISSN 1614-6840, S. 308–313, doi:10.1002/aenm.201200788.
  16. M. Anji Reddy, M. Fichtner: Batteries based on fluoride shuttle. In: Journal of Materials Chemistry. Band 21, Nr. 43, 25. Oktober 2011, ISSN 1364-5501, doi:10.1039/C1JM13535J (rsc.org [abgerufen am 16. November 2016]).
  17. Xiangyu Zhao, Shuhua Ren, Michael Bruns, Maximilian Fichtner: Chloride ion battery: A new member in the rechargeable battery family. In: Journal of Power Sources. Band 245, 1. Januar 2014, S. 706–711, doi:10.1016/j.jpowsour.2013.07.001 (sciencedirect.com [abgerufen am 16. November 2016]).
  18. Zhirong Zhao-Karger, Xiangyu Zhao, Di Wang, Thomas Diemant, R. Jürgen Behm: Performance Improvement of Magnesium Sulfur Batteries with Modified Non-Nucleophilic Electrolytes. In: Advanced Energy Materials. Band 5, Nr. 3, 1. Februar 2015, ISSN 1614-6840, S. n/a–n/a, doi:10.1002/aenm.201401155.
  19. Zhenyou Li, Olaf Fuhr, Maximilian Fichtner, Zhirong Zhao-Karger: Towards stable and efficient electrolytes for room-temperature rechargeable calcium batteries. In: Energy & Environmental Science. Band 12, n/a, 16. August 2019, ISSN 1754-5706, S. 3496–3501, doi:10.1039/C9EE01699F.
  20. Ruiyong Chen, Shuhua Ren, Michael Knapp, Di Wang, Raiker Witter: Disordered Lithium-Rich Oxyfluoride as a Stable Host for Enhanced Li+ Intercalation Storage. In: Advanced Energy Materials. Band 5, Nr. 9, 1. Mai 2015, S. 3496–3501, doi:10.1002/aenm.201401814.
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