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Herstellung und Untersuchung von Membran-Elektrode-Einheiten (MEA) via Nanodispenser für Brennstoffzell- und Elektrolyse-Betrieb

Art der Arbeit

Abschlussarbeit Bachelor, Master oder Diplom im Bereich Chemie, Materialwissenschaften oder Ähnlichem

Motivation

Um die Flexibilität erneuerbarer Energien zu erhöhen und deren Integration in bestehende Energienetze zu verbessern ist eine effiziente Zwischenspeicherung nötig. Wasserstoff als Energieträger der Zukunft hat dabei ein hohes Potential. Dieser kann in einer Unitären Reversiblen Brennstoffzelle im Wasserelektrolysemodus erzeugt und im selben System im Brennstoffzellenmodus erneut rückverstromt werden. Ein großer Forschungsbedarf besteht allerdings weiterhin in der Verbesserung der Sauerstoffelektrode, da sowohl die Sauerstoffreduktion (Brennstoffzelle), als auch die Sauerstoffentwicklung (Elektrolyse) jeweils die geschwindigkeitsbestimmenden Reaktionen sind.

In dieser Arbeit geht es um die Herstellung und Charakterisierung von Membran-Elektrode-Einheiten (MEA) und deren Optimierung in Bezug auf die Zusammensetzung der aktiven Komponenten.

Vorhabensbeschreibung

Während der Arbeit sollen Membran-Elektrode-Einheiten hergestellt und mittels eines Teststands charakterisiert werden. Dabei der Betrieb eines Nanodispensers /Elektrodendruckers und ggf. eine nasschemische Nanopartikelsynthese, sowie verschiedene Materialverarbeitungsprotokolle Teil der Aufgabe. Das Mischungsverhältnis der aktiven Komponenten soll variiert werden, sowie die Gesamtbeladung auf der Membran. Für die elektrochemische Charakterisierung der Membranen sollen Messungen an einem Einzelzellenteststand durchgeführt werden. Dabei ist vor allem die elektrische Leitfähigkeit, also die Stromdichte bei verschiedenen Materialverhältnissen, sowie die Stabilität bei Dauertests zu untersuchen.

 

Aufgaben

  • Vorbereitung von Membran-Elektrode-Einheiten mit verschiedenen Druckmustern und Materialzusammensetzungen
  • Vorbereitung und Durchführung von Einzelzelltests
  • Aufarbeitung der Daten:
  • Analyse der Daten im Hinblick auf wichtige Eigenschaften, z.B. Strom-Spannungsverhalten oder Stabilität
  • Graphische Aufarbeitung der Daten

Voraussetzungen

  • Studium der Verfahrenstechnik, Chemie, Materialwissenschaften oder Vergleichbares
  • Laborerfahrung, insbesondere Messgeräte und nasschemische Synthesen
  • Elektrochemische Grundkenntnisse
  • Gute Sprachkenntnisse in Deutsch oder Englisch
  • Hohes Level an Motivation
  • Hohes Maß an Selbstständigkeit
  • Fähigkeiten im Bereich Team-Work und Kommunikation

 

Beginn

nach Absprache

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