Abschlussarbeiten, HiWi-Stellen und Praktika

Herstellung von multifunktionalen porösen Transportschichten für die Protonenaustauschmembran-Wasserelektrolyse durch additive Fertigung

Art der Arbeit

Masterarbeit

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 wird in einer Wasserelektrolysezelle hochrein erzeugt. Ein großer Forschungsbedarf besteht vor Allem in der Verbesserung der Leistungsdichte, da neben den Edelmetallkatalysatoren besonders die Stackkomponenten, wie Bipolarplatten oder poröse Transportschichten, zu den hohen Kosten beitragen. In dieser Arbeit geht es um die Herstellung neuartiger multifunktionaler poröser Transportschichten (PTL). Diese sollen über ein neues 3D-Druckverfahren hergestellt und funktionalisiert werden.

Vohabensbeschreibung

Die Arbeit umfasst zunächst die Optimierung des Fertigungsprozesses für die PTL. Dabei wird das additive Fertigungsverfahren 'Fused Deposition Modeling' verwendet. Hierbei sind die Druckparameter so zu wählen, dass mit den neu entwickelten Materialien die gewünschte Geometrie, Porenstruktur und Funktionalisierung erhalten wird. Anhand der hergestellten Proben ist die elektrische Leitfähigkeit der Materialien zu bestimmen. Dabei sind auch Verfah-ren/Methoden zu entwickeln um zum Beispiel Kontaktwiderstände zwischen einzelnen Materialsträngen zu quantifizieren. Begleitend soll ein Simulationsmodell (z.B. mit COMSOL) erstellt werden, in das die Messwerte einfließen und der Einfluss der Porengeometrie auf die Leitfähigkeiten simuliert werden kann. Zusätzlich sind die hergestellten Proben auf deren Korrosionsstabilität, sowie deren elektrochemische Aktivität hin zu untersuchen.

Aufgaben

  • Design der Mikrostruktur der multifunktionalen porösen Transportschichten
  • Druck multifunktionaler poröser Transportschichten
  • Charakterisierung der PTL im Hinblick auf Leitfähigkeit, Korrosion und Elektrochemie

Voraussetzungen

  • Studium im Bereich Chemieingenieurswesen, Elektrotechnik oder Vergleichbares
  • Grundkenntnisse im Bereich Polymerengineering, CAD-Erfahrung, Simulationserfahrung
  • Elektrochemische Grundkenntnisse von Vorteil
  • Gute Sprachkenntnisse in Deutsch oder Englisch
  • Hohes Level an Motivation und hohes Maß an Selbstständigkeit
  • Fähigkeiten im Bereich Team-Work und Kommunikation

Beginn

nach Absprache