Masterarbeit: Entwicklung eines 3D Modells für Elektrolysezellen mit protonleitender Keramik (w/m/d) - #2100401
German Aerospace Center (DLR)
Date: vor 13 Stunden
Stadt: Stuttgart
Vertragstyp: Ganztags
Arbeitsplan: Volle Tag
Das Institut für Technische Thermodynamik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Stuttgart, mit weiteren Forschungsstätten in Köln-Porz, Ulm, Oldenburg und Hamburg, forscht mit über 270 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern auf dem Gebiet effizienter und ressourcenschonender Energiespeicher und Energiewandlungstechnologien der nächsten Generation.
Das erwartet dich
Bis zum Jahr 2030 wird ein Anstieg des Wasserstoffbedarfs auf 175 Mt geschätzt. Eine umweltfreundliche Methode der Wasserstofferzeugung aus erneuerbaren Energien ist die Elektrolyse. Elektrolysezellen basierend auf protonenleitenden Keramiken (Eng. “proton conducting ceramics electrolysis cell”, PCCEL), zersetzen beim Anlegen einer elektrischen Spannung an der Anode Wasserdampf in Protonen, Elektronen und Sauerstoff. Die dabei entstehenden Protonen können durch die protonenleitende Keramik zur Kathode gelangen, während die Elektronen durch den externen Stromkreis fließen. An der Kathode rekombinieren Elektronen und Protonen, wodurch molekular Wasserstoff entsteht. Besonders attraktiv ist die PCCEL aufgrund der hierbei notwendigen Temperaturen von 400 bis 600 ˚C, die durch Abwärme von verschiedenen industriellen Prozessen bereitgestellt werden können.
Ziel der Masterarbeit ist die simulationsbasierte Optimierung des Zelldesigns von PCCEL hinsichtlich Faraday-Effizienz und Temperaturverteilung. Hierzu soll ein physikalisches Modell verwendet werden, welches am DLR entwickelt wurde und den Massen-, Ladungs- und Energietransport sowie die elektrochemischen Reaktionen räumlich aufgelöst beschreibt.
Deine Aufgaben
Fragen Zu Dieser Position (Kennziffer 1260) Beantwortet Dir Gerne
Thomas Jahnke
Tel.: +49 711 6862 8033
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Bis zum Jahr 2030 wird ein Anstieg des Wasserstoffbedarfs auf 175 Mt geschätzt. Eine umweltfreundliche Methode der Wasserstofferzeugung aus erneuerbaren Energien ist die Elektrolyse. Elektrolysezellen basierend auf protonenleitenden Keramiken (Eng. “proton conducting ceramics electrolysis cell”, PCCEL), zersetzen beim Anlegen einer elektrischen Spannung an der Anode Wasserdampf in Protonen, Elektronen und Sauerstoff. Die dabei entstehenden Protonen können durch die protonenleitende Keramik zur Kathode gelangen, während die Elektronen durch den externen Stromkreis fließen. An der Kathode rekombinieren Elektronen und Protonen, wodurch molekular Wasserstoff entsteht. Besonders attraktiv ist die PCCEL aufgrund der hierbei notwendigen Temperaturen von 400 bis 600 ˚C, die durch Abwärme von verschiedenen industriellen Prozessen bereitgestellt werden können.
Ziel der Masterarbeit ist die simulationsbasierte Optimierung des Zelldesigns von PCCEL hinsichtlich Faraday-Effizienz und Temperaturverteilung. Hierzu soll ein physikalisches Modell verwendet werden, welches am DLR entwickelt wurde und den Massen-, Ladungs- und Energietransport sowie die elektrochemischen Reaktionen räumlich aufgelöst beschreibt.
Deine Aufgaben
- Literaturrecherche zu PCCEL
- verbesserte Parametrierung und Validierung des Modells anhand experimenteller Daten (Kennlinien, Impedanzen)
- simulationsbasierte Optimierung des Zelldesigns
- ingenieur- oder naturwissenschaftliches Studium (Maschinenbau, Luft- und Raumfahrttechnik, Verfahrenstechnik, Umwelttechnik, Physik, Technomathematik, o.ä.)
- Grundkenntnisse von Brennstoffzellen und Elektrochemie
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Thomas Jahnke
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