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Ausschreibender Bereich: IEK-3 - Techno-ökonomische Systemanalyse
Kennziffer: 2019M-107, Verfahrenstechnik, Energietechnik, Maschinenbau

Masterarbeit: Thermische Charakterisierung eines PEM Elektrolyse-Stacks im dynamischen Betrieb

Beginn der Arbeit: sofort / nach Vereinbarung

Hintergrund
Wasserstoff kann einen wertvollen Beitrag zum Ausbau der erneuerbaren Energien leisten. Dies ist möglich, wenn elektrischer Strom aus der zeitweiligen Überproduktion von Erneuerbaren dazu verwendet wird, um in Elektrolyseuren Wasserstoff zu produzieren. Elektrolyseure müssen in der Lage sein, dynamisch auf die Verfügbarkeit von Elektrizität zu reagieren. Die Polymer-Elektrolyt-Membran (PEM) Elektrolyse eignet sich in diesem Zusammenhang besonders für die Kopplung mit regenerativen Energiequellen. In der interdisziplinären Arbeitsgruppe „Verfahrenstechnik der Elektrolyse“ beschäftigen wir uns mit der Entwicklung von Elektrolysesystemen, in denen die vielseitige Expertise des IEK-3 im Bereich der Elektrochemie technisch realisiert und praktisch erprobt werden kann

Für den effizienten Betrieb von Elektrolyseuren ist das Verständnis des thermischen Verhaltens der Zellstapel (Stacks) von zentraler Bedeutung und hat einen signifikanten Einfluss auf Dynamikfähigkeit sowie Effizienz des gesamten Elektrolyseurs..
 
Aufgabenbeschreibung

Im Rahmen dieser Masterarbeit soll deshalb das thermische Verhalten eines PEM Elektrolyse-Stacks zunächst experimentell charakterisiert und anschließend durch geeignete Modelle abgebildet werden. Im ersten Schritt soll aus den Massen- und Energiebilanzen eines Stacks ein Modell für den stationären Zustand aufgestellt werden. Im zweiten Schritt soll dieses Modell auf dynamische Zustände erweitert werden. Insbesondere soll der Aufheizvorgang des Stacks beispielsweise mittels Wärmebilduntersuchungen erfasst und anschließend modelliert werden. Daraus ergeben sich die folgenden Arbeitspakete:

  • Massen- und Energiebilanzierung im stationären und instationären Zustand
  • Untersuchung dynamischer Betriebszustände (Anfahren, Herunterfahren, Lastwechsel)
  • Planung, Durchführung und Auswertung von Experimenten am Elektrolyseteststand
  • Entwicklung von thermischen Modellen für Elektrolyse-Stacks

Anforderungen

  • Gute Leistungen in Ihrem Studium der Verfahrenstechnik, Energietechnik, Maschinenbau oder eines vergleichbaren Studiengangs
  • Vorkenntnisse in den Bereichen Thermodynamik und Wärmeübertragung sind vorteilhaft
  • Interesse an der Arbeit im Bereich elektrochemischer Systeme
  • Fähigkeit zur Entwicklung neuartiger Lösungsansätze
  • Logisches und strukturiertes Denken
  • Selbstständige und analytische Arbeitsweise

Unser Angebot

  • Eine vielseitige, hochmotivierte Arbeitsgruppe mit internationaler Prägung innerhalb einer der größten Forschungseinrichtungen in Europa
  • Hervorragende wissenschaftliche und technische Infrastruktur
  • Intensive Betreuung der Arbeit vor Ort.
  • Vergütung der Masterarbeit

Ansprechpartner
Edward Rauls
Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK)
IEK-3: Elektrochemische Verfahrenstechnik
Verfahrenstechnik Elektrolyse
Forschungszentrum Jülich GmbH
52425 Jülich

E-Mail: e.rauls@fz-juelich.de
Tel.: 0 2461 61-9073

Wir freuen uns auf Ihre Bewerbung!