Bachelor-/ Masterarbeit: »Funktionale Optimierung von Streckmetallen für die H2-Produktion«

Die Fraunhofer-Gesellschaft (www.fraunhofer.de) betreibt in Deutschland derzeit 76 Institute und Forschungs-einrichtungen und ist die weltweit führende Organisation für anwendungsorientierte Forschung. Rund 32 000 Mitarbeitende erarbeiten das jährliche Forschungsvolumen von 3,4 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, der Druckverlust über die PTL-Fläche und die mechanische Stabilität der Zelle. Ziel der Arbeit ist es, ausgewählte Streckmetallgeometrien strömungstechnisch und mechanisch zu charakterisieren und zu bewerten. Zunächst sollen dazu die Anforderungen (z.B. der erforderlicher Wasservolumenstrom, Druckhomogenität, Druckfestigkeit) an die PTL unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen quantifiziert und auf Basis der Anforderungen eine Kennzahl zur Bewertung unterschiedlicher Geometrien entwickelt werden. Auf vorhandenen Prüfständen sollen im Anschluss Druckverluste und die Steifigkeiten der Strukturen bestimmt 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 Ableitung strömungstechnischer und mechanischer Anforderungen an die PTL
• Entwicklung einer Kennzahl zur Bewertung von PTL-Strukturen
• Fluidische und mechanische Vermessung, Analyse und Bewertung unterschiedlicher Streckmetallgeometrien
  Ableitung von Optimierungskriterien

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 sowie gute MS-Office-Kenntnisse

Was Du erwarten kannst

• Wissenschaftliche Bearbeitung eines aktuellen und praxisrelevanten Themas
• Eine professionelle Betreuung und fachliche Unterstützung bei der Erstellung deiner Abschlussarbeit
• Mitwirkung in innovativen Forschungs- und Entwicklungsprojekten mit namhaften Industriepartnern
• Ein hochmoderner Maschinenpark, ausgestattet mit Edge-Cloud-Systemen und einer 5G-Infrastruktur

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https://jobs.fraunhofer.de/job-invite/70946/

Fragen zu dieser Abschlussarbeit beantwortet Dir gerne:
Martin Aretz M. Sc.
Wissenschaftlicher Mitarbeiter »Lasersystemtechnik und Faserverbundkunststoffe«
Telefon: +49 241 8904-552