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Kleine Geräte für ein globales Problem

Ahmed Ibrahim kommt aus Ägypten und hat bereits mehrere Stufen von Studium über Forschung in Deutschland absolviert. Als Doktorand an der Ernst-Abbe Hochschule Jena erforscht und entwickelt er neue Materialien für thermoelektrische Geräte, die Abwärme in elektrischen Strom umwandeln. Sein Ziel ist es, umweltfreundliche Technologien zu entwickeln und sie in die industrielle Anwendung zu bringen.

Verschwendete Wärme – verschwendete Energie

„Im weltweiten Durchschnitt wird mehr als die Hälfte der erzeugten Energie verschwendet, zum Großteil als Wärme. Diese Wärme könnte jedoch als erneuerbare Ressource für Strom genutzt werden. In unserer Gruppe an der Ernst-Abbe-Hochschule Jena untersuchen wir thermoelektrische Oxide und bauen thermoelektrische Geräte aus Keramiken in keramischer Mehrschichttechnologie. Am Ende werden wir ein thermoelektrisches Gerät haben, das verschwendete Wärme in Strom umwandelt.

Diese Geräte sind sehr klein, nur einige Millimeter, aber sie können dazu beitragen, verschwendete Energie wieder nutzbar zu machen. Diese Geräte können in Fabriken oder auch in Autos eingesetzt werden, um Abwärme zur Erzeugung von elektrischem Strom zu nutzen. Dieser kann dann einen Sensor oder einen kleinen Stromkreis antreiben.

„Wärme ist ein Nebenprodukt in vielen Produktionsprozessen, daher wäre es gut, diese zu nutzen und nicht zu verschwenden.“

„Wir versuchen, die bestehende Technologie solcher Geräte zu verbessern, wobei wir uns auf keramische thermoelektrische Materialien konzentrieren. Diese haben einige Vorteile, z. B. ihre chemische Stabilität bei hohen Temperaturen im Vergleich zu thermoelektrischen Halbleitermaterialien, auf die sich der Hauptteil der Forschung und Entwicklung in diesem Bereich konzentriert.“

Einem globalen Problem mit winzigen Geräten begegnen

„Der hohe und immer weiter steigende Energieverbrauch durch wirtschaftliche und industrielle Aktivitäten und die negativen Auswirkungen und globalen Krisen wie die globale Erwärmung und steigende CO2-Emissionen sind für mich ein großer Ansporn“

„Es sollte einen Weg geben, neue Technologien zu entwickeln, die verschwendete Wärme in ein sinnvolles Produkt umwandeln, zum Beispiel in elektrische Energie, die dann wiederverwendet werden kann. Dies könnte als erneuerbare Energiequelle betrachtet werden, da Wärme als Nebenprodukt bei vielen industriellen Produktionsschritten entsteht.“

Neue Technologien für die breite Anwendung nutzbar machen

„Für mich ist einer der spannendsten Aspekte an meiner Forschung, dass sie anwendbar ist. Am Ende haben wir Produkte, die kommerziell verwendet und wirklich in der Industrie eingesetzt werden können.“

„Deshalb habe ich mich damals auch entschieden, einen weiteren Master an einer Hochschule für angewandte Wissenschaften zu machen, damit meine Arbeit mehr auf industrielle Anwendungen ausgerichtet ist.“

Mehr über das von der Carl-Zeiss-Stiftung geförderte Forschungsprojekt „IntelKerFun“ erfahren Sie unter: https://www.eah-jena.de/forschung/projekt/intelkerfun

Der gesamte Prozess: von Rohstoffen zu anwendbaren Geräten

„Die meiste Zeit bin ich mache ich Experimente und Messungen in unseren Laboren. Es dauert wirklich lange, ein neues Material zu synthetisieren und dann alle elektrischen und thermischen Eigenschaften zu messen. Eine meiner Hauptaufgaben ist auch die Simulationen zu programmieren mit verschiedenen Parametern, um herauszufinden, wie hoch die Ausgangsleistung der thermoelektrischen Geräte sein wird, die wir aus den synthetisierten Materialien herstellen. Unser Ziel ist, Materialien mit möglichst hoher thermoelektrischer Effizienz herzustellen.

Der nächste Schritt ist dann der Bau der Geräte auf der Grundlage unserer Simulationsergebnisse. Dann testen wir diese Geräte, um zu sehen, ob die Ergebnisse mit unseren Simulationen übereinstimmen.“

„Dies ist ein langer Prozess, der mit den Rohstoffen beginnt und mit einem Gerät endet, das elektrische Energie erzeugen kann.“

Forschen und Studieren in Jena

„Ich war auf der Suche nach einem Studiengang, der mehr Bezug zur Anwendung und zur Industrie hat. Dann habe ich den internationalen Masterstudiengang Scientific Instrumentation an der Ernst-Abbe-Hochschule gefunden und bin dann nach Jena gekommen. Ich mag die Stadt, sie ist klein und ruhig, besonders im Vergleich zu Kairo, wo ich die letzten Jahre gelebt habe.“

„Ich mag diese ruhige Atmosphäre hier in Jena sehr. Das hilft mir, mich zu konzentrieren. Ich mag auch die Natur um die Stadt herum, die Berge, Bäume und man kann wandern gehen, was ich eigentlich nicht so oft gemacht habe, bevor ich nach Jena kam.“

„Ich habe hier auch ein paar neue Hobbys gefunden, Kajakfahren auf der Saale oder Grillen bei schönem Wetter. Das gefällt mir sehr gut.“

„Was ich anderen Internationalen, die mit dem Gedanken spielen, im Ausland zu studieren, wirklich sagen will, ist, dass die meisten Studiengänge hier in Deutschland kostenlos sind. Das ist wirklich ein wichtiger Punkt im Vergleich zu anderen Ländern, vor allem zu den englischsprachigen Ländern, in die alle wollen. Ich denke, das ist ein großer Vorteil für Deutschland. Auch der State of the Art in Forschung und Technologie, die Ausstattung, die Labore und die Finanzierung der Forschung sind wirklich gut.

Ich liebe diese Arbeit in der Forschung, dass wir die Freiheit haben, zu entscheiden, was wir tun und wie wir es tun. Ich lerne hier jeden Tag etwas, und das gefällt mir wirklich. Es ist ein Lernprozess, der nie aufhört.“

„Ich bin also wirklich offen dafür, auch nach meiner Promotion in einem Forschungsinstitut zu arbeiten, oder vielleicht werde ich einen Job in der Industrie suchen, wir werden sehen.“