Masterarbeit: Experimentelle Untersuchung LOHC-basierter Wasserstoffströme in keramischen Brennstoffzellen (SOFC)
Ort: Helmholtz-Institut Erlangen-Nürnberg für Erneuerbare Energien (HI ERN) - Cauerstraße 1, 91058 Erlangen
Beginn: ab August 2026
Dauer: 6 Monate
Hintergrund
Wasserstoff gilt als zentraler Baustein zukünftiger nachhaltiger Energiesysteme. Eine der größten Herausforderungen bestehen jedoch in seiner sicheren und effizienten Speicherung sowie im Transport. Flüssige organische Wasserstoffträger (Liquid Organic Hydrogen Carrier, LOHC) bieten hierfür eine vielversprechende Lösung, da Wasserstoff in einer flüssigen Trägersubstanz chemisch gebunden und mit bestehender Infrastruktur gehandhabt werden kann.
Für die Freisetzung des Wasserstoffs aus dem LOHC werden allerdings erhebliche Mengen thermischer Energie benötigt (ca. 30 % des Heizwerts des freigesetzten Wasserstoffs). Ein innovativer Ansatz zur Effizienzsteigerung besteht darin, die LOHC-Dehydrierung direkt mit keramischen Brennstoffzellen (Solid Oxide Fuel Cells, SOFC) zu koppeln. Die dabei entstehende Abwärme kann zur Wasserstofffreisetzung genutzt werden. Gleichzeitig sind SOFCs gegenüber organischen Verbindungen im Brenngas deutlich toleranter als andere Brennstoffzellentechnologien, sodass auf eine aufwendige Wasserstoffaufbereitung verzichtet werden kann.
Ziel der Arbeit
Im Mittelpunkt steht die experimentelle Untersuchung einer keramischen Brennstoffzelle mit LOHC beladenem Brennstoffstrom. Ziel ist es, die Abhängigkeit zentraler Performance-Kennzahlen von relevanten Prozessparametern systematisch zu analysieren. Dazu gehören unter anderem: Temperatur, Fuel und Air Utilization, LOHC-Beladung. Auf Basis einer strukturierten Parameterstudie sollen Maßnahmen abgeleitet werden, um die Leistungsdichte und Lebensdauer der Brennstoffzelle gezielt zu verbessern.
Deine Aufgaben
Experimentelle Arbeiten (ca. 60–70 %)
- Durchführung und Dokumentation strukturierter Versuchsreihen am Brennstoffzellen-Teststand
- Optimierung von Betriebsbedingungen
- Betrieb und Überwachung der Mess- und Analysentechnik
Datenauswertung und wissenschaftliche Analyse (ca. 30–40 %)
- Auswertung und Interpretation von Polarisationskurven und ggf. elektrochemischer Impedanzspektren (EIS)
- Systematische Datenanalyse und Visualisierung
- Bewertung der Ergebnisse und Ableitung technischer Optimierungsmaßnahmen
Ein grundlegender Versuchsplan wird bereitgestellt. Eigene Ideen, kritisches Mitdenken und wissenschaftliche Eigeninitiative sind ausdrücklich erwünscht.
Dein Profil
- Masterstudium im Bereich Chemieingenieurwesen, Verfahrenstechnik, Energietechnik oder einer vergleichbaren Fachrichtung
- Gute bis sehr gute Kenntnisse im Bereich Brennstoffzellen und Elektrolyseure
(z. B. durch den Kurs Fuel Cells and Electrolyzers) - Fundierte Kenntnisse der chemischen Reaktionstechnik (z. B. Reaktionskinetik, Stofftransportphänomene)
- Praktische Laborerfahrung
- Selbstständige, strukturierte und analytische Arbeitsweise
- Sehr gute Deutsch- oder Englischkenntnisse
- Erfahrung mit elektrochemischen Messmethoden, insbesondere EIS, ist von Vorteil
Interesse geweckt?
Du möchtest an einer wissenschaftlich anspruchsvollen Fragestellung arbeiten und aktiv zur Entwicklung zukünftiger Wasserstofftechnologien beitragen?
Dann sende deine Bewerbung mit Lebenslauf sowie aktuellem Notenspiegel per E-Mail an ma.meyer@fz-juelich.de.
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Kontakt
Prof. Dr. Peter Wasserscheid
Director and Head of Research Department Chemical Hydrogen Storage
Raum T3.94
