Masterarbeit: Prozesssimulation, Wärmeintegration und Reaktormodellierung eines autothermen LOHC-Wasserstofffreisetzungssystems

Frühestmöglicher Arbeitsbeginn: Oktober 2026

Hintergrund:

Im Rahmen des Forschungsprojekts „Oxo-LOHC – Autotherme und ultratiefe Wasserstofffreisetzung aus LOHC-Systemen“ werden innovative Konzepte entwickelt, um die Effizienz der Wasserstofffreisetzung zu verbessern und die nutzbare Speicherkapazität von Systemen mit flüssigen organischen Wasserstoffträgern (LOHC) zu erhöhen. Ein besonders vielversprechender Ansatz ist die autotherme LOHC-Dehydrierung, bei der die für die Wasserstofffreisetzung (Dehydrierung) erforderliche Wärme intern durch die selektive Teiloxidation des wasserstoffarmen LOHC erzeugt wird. Dieses Konzept koppelt zwei parallele Reaktionen: Dehydrierung und Teiloxidation. Durch die thermische Integration dieser Reaktionen lässt sich der externe Wärmebedarf deutlich reduzieren oder vollständig vermeiden, wodurch die Gesamteffizienz des Prozesses verbessert wird.

Im Mittelpunkt dieser Arbeit steht die Entwicklung und Simulation eines autothermen Wasserstofffreisetzungssystems in Aspen Plus für eine mobile oder autarke Anwendung. Als Wasserstoffträger wird der wasserstoffreiche LOHC Dicyclohexylmethan untersucht. Es wird ein Reaktormodell entwickelt und in die Gesamtprozesssimulation integriert. Ziel der Arbeit ist es, das Prozesskonzept zu bewerten, die thermische Integration des Systems zu untersuchen und geeignete Betriebsbedingungen für eine effiziente Wasserstofffreisetzung zu ermitteln.

Deine Aufgaben:

Auswahl und Validierung geeigneter thermodynamischer und physikalischer Eigenschaftsmodelle für die relevanten Komponenten und Phasen
Entwicklung und Simulation eines stationären Prozessablaufdiagramms für ein autothermes Wasserstofffreisetzungssystem einschließlich Wärmeintegration in Aspen Plus
Entwicklung eines Reaktormodells für die gekoppelten Dehydrierungs- und Teiloxidationsreaktionen auf der Grundlage dokumentierter kinetischer Modelle
Integration des Reaktormodells in die Gesamtprozesssimulation
Durchführung von Sensitivitätsanalysen und Optimierung der Betriebsbedingungen
Definition und Bewertung von Performance Indicators, insbesondere hinsichtlich der Wasserstoffproduktion und des Energiebedarfs

Dein Profil:

Eingeschrieben in einem Masterstudiengang in Chemieingenieurwesen, Verfahrenstechnik oder einem ähnlichen Fachgebiet
Fundierte Kenntnisse in der chemischen Reaktionstechnik
Kenntnisse in der thermodynamischen Verfahrenstechnik, insbesondere in den Bereichen Phasengleichgewichte und Modellierung thermodynamischer Eigenschaften
Erfahrung mit Prozesssimulationen, vorzugsweise mit Aspen Plus
Erfahrung mit mathematischen Modellierungswerkzeugen, z. B. MATLAB, Python oder ACM
Selbstständiger, strukturierter und analytischer Arbeitsstil
Gute Deutsch- oder Englischkenntnisse

Anmerkungen:

Die Masterarbeit wird von Prof. Peter Wasserscheid und Dr.-Ing. Michael Geißelbrecht betreut

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