BA/MA: »Fluidische Charakterisierung von metallischen Komponenten für die H2-Produktion«

Die Fraunhofer-Gesellschaft (www.fraunhofer.de) betreibt in Deutschland derzeit 76 Institute und Forschungseinrichtungen und ist die weltweit führende Organisation für anwendungsorientierte Forschung. Rund 30 800 Mitarbeitende erarbeiten das jährliche Forschungsvolumen von 3,0 Milliarden Euro.

Am Fraunhofer IPT in Aachen arbeiten wir mit mehr als 530 Mitarbeitenden täglich daran, dass die Produktion der Zukunft digitaler, flexibler und nachhaltiger wird.

Grüner Wasserstoff als Energieträger bietet die Möglichkeit, eine Vielzahl von Industriesektoren zu koppeln und die Energiewende voranzutreiben. Die Erzeugung von grünem, CO2-neutralen Wasserstoff erfolgt durch den Einsatz von Elektrolyseuren. Insbesondere die „Proton Exchange Membrane“ (PEM) Elektrolyse zeichnet sich durch eine hohe Eignung für eine Kopplung der Anlagen mit erneuerbaren Energiequellen aus. Zum heutigen Zeitpunkt werden die Stacks der PEM-Elektrolyseure, das Herz dieser Systeme, jedoch nur in kleinen Stückzahlen und zu hohen Kosten produziert. Die derzeit am Markt verfügbaren Stacks und darin vor allem die metallischen Komponenten wie die poröse Transportschichten (PTL) und Bipolarplatten (BPP) zeichnen sich durch eine hohe Varianz hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer Auslegung der Einzelkomponenten aus. Insbesondere Streckmetalle stellen eine kostengünstige Alternative für gesinterte PTL-Strukturen dar.

Wichtige Kriterien bei der Auswahl der Komponenten sind die homogene Durchströmung der Prozessmedien und der Druckverlust über die PTL-Fläche. Ziel der Arbeit ist es, ausgewählte Streckmetallgeometrien strömungstechnisch zu charakterisieren und zu bewerten.Zunächst sollen dazu die fluidischen Anforderungen (z.B. der erforderlicher Wasservolumenstrom, Druckhomogenität) an die PTL unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen quantifiziert und auf Basis der Anforderungen eine Kennzahl zur Bewertung unterschiedlicher Geometrien entwickelt werden. Anschließend soll ein Prüfstand zur Messung des Strömungsverhaltens und des Druckverlustes entwickelt und aufgebaut werden. Die Messung des Druckverlustes kann hierbei beispielsweise über Differenzdrucksensoren realisiert werden. Nachfolgend sollen mit Hilfe des aufgebauten Prüfstandes ausgewählte Streckmetallgeometrien untersucht und bewertet werden.

Was Du bei uns tust

Einarbeitung in die Funktion und den Aufbau von PEM-Elektrolyseuren (kurz: PEMEL) und dessen Einzelkomponenten
Recherche und Ableitung strömungstechnischer Anforderungen and die PTL
Entwicklung einer strömungstechnischen Kennzahl zur Bewertung von PTL-Strukturen
Entwicklung und Aufbau eines Prüfstandes zur fluidischen Charakterisierung unterschiedlicher PTL-Konzepte
Vermessung, Analyse und Bewertung unterschiedlicher Streckmetallgeometrien

Was Du mitbringst

Du studierst Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen, Chemie oder eine vergleichbare Fachrichtung
Dein Schwerpunkt im Studium liegt auf der Produktionstechnik, Verfahrenstechnik und/oder der Energietechnik
Idealerweise hast du bereits Erfahrung im Bereich der Brennstoffzellen- bzw. Elektrolyseurtechnologien sammeln können. Dies ist aber keine Notwendigkeit.
Du bringst ein hohes Maß an Eigeninitiative sowie eine verantwortungsvolle und selbstständige Arbeitsweise mit und besitzt die Fähigkeit, dich kurzfristig in neue Zusammenhänge einzuarbeiten
Du bist hoch motiviert und interessierst dich für technische und techno-ökonomische Zusammenhänge in den Themenfeldern der Wasserstoffwirtschaft
Du hast sehr gute Sprachkenntnisse in Deutsch und Englisch
Du hast gute MS-Office-Kenntnisse

Was Du erwarten kannst

Wissenschaftliche Bearbeitung eines aktuellen und praxisrelevanten Themas
Mitarbeit an aktuellen Forschungsvorhaben zu innovativen Produktionstechnologien im Bereich der Wasserstoffwirtschaft
Schnelle Themenbearbeitung und eine professionelle Betreuung
Flexible Arbeitszeiten
Ein engagiertes Arbeitsumfeld
Eine professionelle Betreuung und fachliche Unterstützung bei der Erstellung deiner Abschlussarbeit

Wir wertschätzen und fördern die Vielfalt der Kompetenzen unserer Mitarbeitenden und begrüßen daher alle Bewerbungen – unabhängig von Alter, Geschlecht, Nationalität, ethnischer und sozialer Herkunft, Religion, Weltanschauung, Behinderung sowie sexueller Orientierung und Identität. Schwerbehinderte Menschen werden bei gleicher Eignung bevorzugt eingestellt.

Mit ihrer Fokussierung auf zukunftsrelevante Schlüsseltechnologien sowie auf die Verwertung der Ergebnisse in Wirtschaft und Industrie spielt die Fraunhofer-Gesellschaft eine zentrale Rolle im Innovationsprozess. Als Wegweiser und Impulsgeber für innovative Entwicklungen und wissenschaftliche Exzellenz wirkt sie mit an der Gestaltung unserer Gesellschaft und unserer Zukunft.

Haben wir Dein Interesse geweckt? Dann bewirb Dich jetzt online mit Deinen aussagekräftigen Bewerbungsunterlagen. Wir freuen uns darauf, Dich kennenzulernen!

Fragen zu dieser Abschlussarbeit beantwortet Dir gerne:

Martin Aretz M.Sc.
Wissenschaftlicher Mitarbeiter »Lasersystemtechnik und Faserverbundkunststoffe«
Telefon: +49 241 8904-552

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

www.ipt.fraunhofer.de

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