Prof. Dr. Jennifer Rupp

Forschungsschwerpunkte: Energiespeicherung und -transformation, Lithium-Feststoffleiter, neuromorphes Computing, opto-ionischer Effekt, Glukose-Brennstoffzelle
Jennifer Rupp ist eine deutsche Chemikerin, die sich auf Festkörpermaterialien für eine nachhaltige Speicherung und Umwandlung von Energie spezialisiert hat. Die längerfristige Akkumulation elektrischer Ladung ist ein zentraler Aspekt der Transformation von einer fossilen zu einer elektrobasierten Industrie. Jennifer Rupps Forschung zu Batterien konzentriert sich auf die Entwicklung neuartiger Lithium-Festkörperleiter und kostengünstiger Synthesewege für neue Hybrid- und Festkörperzellen.
Elektrische Ladung kann auf verschiedene Weise durch ein Material transportiert werden. In vielen Geräten sind Ionen für den Ladungstransport verantwortlich. So sorgen bei Lithium-Akkus Lithium-Ionen für das Laden und Entladen der Batterie, in Brennstoffzellen ermöglicht die Weiterleitung von Wasserstoff- und Sauerstoff-Ionen den Stromfluss.
Im Fokus von Jennifer Rupps Forschung stehen Festkörperelektrolyte für den Transport von Sauerstoff-Ionen. Das Team um die Chemikerin entwickelt, untersucht und verarbeitet dazu vor allem Keramik- und Glasmaterialien. Das Spektrum möglicher Anwendungen reicht von der alternativen Energiespeicherung über Festkörperbatterien, der Umwandlung von Sonnenenergie in synthetische Brennstoffe bis hin zu neuromorphen Speichern, die den neurobiologischen Strukturen des Nervensystems ähneln und die einzelnen Prozesse auf viele kleine Einheiten verteilen.
Festelektrolyte können in organische und anorganische Elektrolyte unterteilt werden. Anorganische Elektrolyte bieten Sicherheitsvorteile, da sie nicht brennbar sind und keine giftigen Stoffe enthalten. Bei allen Vorteilen, die Keramiken als Werkstoffe bieten, wird die Ionenleitfähigkeit oft durch Korngrenzen im keramischen Material beeinträchtigt, was die Effizienz der Geräte reduziert. Um diese Barriere zu überwinden, setzt das Team von Jennifer Rupp Licht ein. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler konnten nachweisen, dass die Belichtung keramischer Materialien für Brennstoffzellen und möglicherweise auch für Batterien die Ionenbeweglichkeit erheblich erhöhen kann.
In Gadolinium-dotiertem Ceroxid, einer Keramik, die als Festkörperelektrolyt in Brennstoffzellen eingesetzt wird, verbesserte die Belichtung die Leitfähigkeit an den Korngrenzen um das 3,5-fache. Dieser neu entdeckte „opto-ionische Effekt“ könnte in Zukunft viele Anwendungen finden. Beispielsweise könnte er die Leistung dünner Feststoffelektrolyte in zukünftigen Lithium-Ionen-Akkus verbessern und somit höhere Laderaten ermöglichen. Zudem könnte er den Weg für die Entwicklung neuer elektrochemischer Speicher- und Umwandlungstechnologien ebnen, die bei niedrigerer Temperatur und mit hohem Wirkungsgrad arbeiten.
Das Wissenschaftlerteam arbeitet auch an der Entwicklung einer Glukose-Brennstoffzelle für medizinische Implantate, die Glukose in Strom umwandelt. Dadurch könnte die im Körper vorhandene Glukose zur Stromversorgung implantierbarer Geräte genutzt und deutlich kleinere, kostengünstigere Geräte verwendet werden.
Jennifer Rupp setzt sich auf verschiedenen Ebenen für gesellschaftliche Aspekte ihres Arbeitsfeldes ein und gründete 2019 das LILA-Material Science Mentoring Program an der Technischen Universität München. Mit Hilfe dieses Projektes möchte die Wissenschaftlerin dazu beitragen, die Kluft zwischen den Geschlechtern zu überbrücken, Minderheiten zu unterstützen und die Vielfalt in der Wissenschaft zu fördern.