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Ausschreibender Bereich: IEK-14 - Elektrochemische Verfahrenstechnik
Kennziffer: 2020M-022,

Masterarbeit: Membranen für Brennstoffzellen und Elektrolyse mit verminderter Permeation: Einführung von Sperrschichten durch Ultraschallsprühen

Beginn der Arbeit: nach Vereinbarung

Aufgabengebiet
Brennstoffzellen und PEM-Elektrolysezellen sind wichtige Elemente der Wasserstoffwirtschaft und ermöglichen effiziente Energieumwandlung, um z.B. Strom aus erneuerbaren Energien dauerhaft zu speichern und an Bord von Fahrzeugen mitzuführen. Dabei kann in Brennstoffzellen Wasserstoff direkt oder in Form von wasserstoffhaltigen Flüssigkeiten, wie z. B: Methanol eingesetzt werden. In allen Anwendungsgebieten führt die Permeabilität der zurzeit überwiegend eingesetzten Nafion-Membranen zu verringerten Wirkungsgraden und im Fall von Wasserstoff auch zu Sicherheitsproblemen.

Aufgabenbeschreibung
Im Rahmen der Arbeit sollen durch Ultraschallsprühen Nafion-Membranen hergestellt und charakterisiert werden. Das Material soll dann durch einbringen von Materialien wie Graphen, Graphenoxid oder Kieselgel modifiziert werden, wobei die Modifikation in der gesamten Membran oder in einer separaten Sperrschicht erfolgen kann. Die Membranen werden dann mit bekannten Elektrodenrezepturen zu Membran-Elektroden –Einheiten verarbeitet, so dass sie im Zellbetrieb mit elektrochemischen Methoden charakterisiert werden können. Dabei sind neben dem Ohm’schen Widerstand und der Permeabilität vor allem die Leistung und Stabilität unter realen Betriebsbedingungen von Interesse.

Anforderungen
Die Arbeit ist als Masterarbeit konzipiert. Eventuell ist eine Durchführung als Bachelorarbeit in verringerter wissenschaftlicher Tiefe möglich. Im Rahmen der Arbeit sollen Membranen und Membranelektrodeneinheiten mit Sperrschichten hergestellt und mit elektrochemischen Methoden an vorhandenen Testständen charakterisiert werden. Die Arbeit ist daher besonders für Studierende der Chemie, Verfahrenstechnik, Physik, des Chemieingenieurwesens oder für Bewerber (w/m/d) mit ähnlichen Qualifikationen geeignet.

Ansprechpartner
Dr. Andreas Glüsen
Institut für Energie- und Klimaforschung - Elektrochemische Verfahrenstechnik (IEK-14)
Forschungszentrum Jülich

Internet: http://www.fz-juelich.de/iek/iek-14
Telefon: +49-2461-61 5171
E-Mail: a.gluesen@fz-juelich.de

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