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Dissertation: Transportsimulationen in der Mikrostruktur von Brennstoffzellen-Komponenten

Ausschreibendes Institut: IEK-3 - Elektrochemische Verfahrenstechnik
Kennziffer: D056/2017, Verfahrenstechnik, Physik, Mathematik

Beginn der Arbeit: 01.05.2017 / nach Vereinbarung

Aufgabengebiet:
Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen sind hocheffiziente Energiewandler, welche die Umwandlung von chemischer Energie (z. B. Wasserstoff und Sauerstoff) direkt in elektrische Energie ermöglichen. Eine Voraussetzung für stabilen Betrieb mit hoher volumetrischer und gravimetrischer Leistungsdichte ist das Verständnis der ein- und zweiphasigen Stofftransportphänomene in den Zellkomponenten.

Aufgabenbeschreibung:
Ziel der Arbeit ist die Beschreibung des Wasser- und Gastransportes in porösen Zellkomponenten. Diese sollen unter Zuhilfenahme von z.B. Lattice Boltzmann Simulationsmethoden untersucht werden. Die zu betrachtenden porösen Materialien, sogenannte Gasdiffusionsschichten, haben Strukturen im Mikrometerbereich. Technisch relevante Transportsimulationen in anwendungsrelevanter Größe liegen im Millimeterbereich und erfordern die Verwendung von Supercomputern (high performance computer, HPC). Die den Transportsimulationen zu Grunde liegenden Mikrostrukturen umfassen sowohl reale Strukturen als auch Modellstrukturen, die stochastisch äquivalent zum realen Material sind.

Die Auswirkungen von Materialeigenschaften und Betriebsparametern auf den Stofftransport sollen untersucht werden. Dazu gehören

  • Geometrischer Einfluss und Benetzungsverhalten der Mikrostruktur
  • Einfluss von Randbedingungen auf die Transportsimulationen
  • Auswirkung von Betriebsbedingungen auf die Transportsimulationen

Die Auswirkungen sollen hinsichtlich der vorgesehenen Anwendung im Brennstoffzellenbereich untersucht werden.

Voraussetzung:
Das vorliegende Forschungsgebiet zeichnet sich durch einen hohen Grad an Interdisziplinarität aus. Deshalb ist Teamfähigkeit eine wichtige Grundvoraussetzung. Weiterhin sollten vertiefte Kenntnisse auf mehreren der folgenden Gebiete vorhanden sein:

  • Grundlagen in Gaskinetik;
  • Wärme- und Stoffübergang;
  • Grundlagen in Elektrochemie;
  • sehr gute Kenntnisse in Mathematik;
  • hervorragende Programmierfähigkeiten;
  • exzellente Kenntnisse in Verfahrenstechnik;
  • herausragende Teamfähigkeit.
  • Sie zeichnen sich durch eine selbständige und analytische Arbeitsweise aus.

Das Forschungszentrum Jülich möchte mehr Mitarbeiterinnen in diesem Bereich beschäftigen. Wir sind daher an der Bewerbung von Frauen besonders interessiert. Bewerbungen schwerbehinderter Menschen sind uns willkommen.

Ansprechpartner
Prof. Dr. Werner Lehnert / Dieter Froning
Forschungszentrum Jülich GmbH
Institut für Energie- und Klimaforschung – Elektrochemische Verfahrenstechnik (IEK-3)
52425 Jülich

http://www.fz-juelich.de/iek/iek-3
Tel.: +49-2461-61 6676
E-Mail : d.froning@fz-juelich.de
Wir freuen uns auf Ihre Bewerbung!


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