Masterarbeit – Wasserstoff aus Elektrolyse: Rein keramische Diaphragmen für erhöhte Betriebstemperaturen
Grüner Wasserstoff wird eine Schlüsselrolle im Wandel unserer Industrie und Energieversorgung einnehmen. Am Institute of Energy Technologies – Elektrochemische Verfahrenstechnik (IET-4) entwickeln wir innovative Technologien zur Herstellung von Wasserstoff. Die alkalische Elektrolyse (AEL) ermöglicht dabei die Verwendung kostengünstiger und gut verfügbarer Materialien, was sie besonders attraktiv für eine nachhaltige Energiezukunft macht. Mit einer Abschlussarbeit bei uns leisten Sie einen aktiven Beitrag zur Entwicklung der grünen Wasserstoffversorgung.
Ihre Aufgaben im Team
Die AEL ist ein bewährtes und industriell etabliertes Verfahren zur Wasserstofferzeugung. Aktuelle Forschungsarbeiten konzentrieren sich darauf, die Wasserstoffproduktion pro Aktivfläche im Elektrolyseur zu erhöhen. Ein möglicher Ansatz ist die Steigerung der Betriebstemperatur, wodurch die Reaktionskinetik beschleunigt und höhere Stromdichten ermöglicht werden. Während konventionelle AEL-Systeme typischerweise bei 70–90 °C betrieben werden, streben wir Betriebstemperaturen von über 120 °C an. Für diese erhöhten Temperaturen werden neue, besonders stabile Materialien benötigt.
Eine zentrale Komponente ist das Diaphragma, das üblicherweise aus keramischen Partikeln in einer Polymermatrix besteht. Die Langzeitstabilität der Polymermatrix stellt hierbei insbesondere bei erhöhten Temperaturen eine Herausforderung dar. Kommerzielle Diaphragmen sind daher meist auf Einsatztemperaturen von etwa 110 °C begrenzt. Am Forschungszentrum Jülich werden polymerfreie, rein keramische Diaphragmen entwickelt, die mittels thermischen Spritzens hergestellt werden.
Diese neuartigen Diaphragmen sollen im Rahmen der Masterarbeit untersucht werden, wodurch sich folgende Aufgaben ergeben:
- Ex-situ-Charakterisierung der Diaphragmen hinsichtlich ionischer Leitfähigkeit, dem ersten Blasenpunkt und der mechanischen Stabilität
- Integration der Diaphragmen in Elektrolysezellen unter industrienahen Betriebsbedingungen
- Elektrochemische Charakterisierung mittels Polarisationskurven und elektrochemischer Impedanzspektroskopie (EIS)
- Durchführung von ersten Einzelzellversuchen bei erhöhten Temperaturen, sowie Durchführung erster Alterungsversuche
- Auswertung und Interpretation der experimentellen Daten sowie Präsentation der Ergebnisse in internen Meetings
Das bringen Sie mit
- Laufendes Masterstudium der Materialwissenschaften, des (Chemie-/Maschinenbau-)Ingenieurwesens oder eines verwandten Fachgebiets
- Starkes Interesse an Elektrolysetechnologien und elektrochemischen Systemen
- Gute analytische Fähigkeiten sowie Erfahrung in der Datenverarbeitung und -auswertung (z. B. mit Origin oder Python)
- Kenntnisse im Umgang mit elektrochemischer Messtechnik (z. B. Potentiostaten) sind von Vorteil
- Sorgfältiger und verantwortungsbewusster Umgang mit Materialproben, Gefahrstoffen und Messinfrastruktur
- Strukturierte, selbstständige und gut organisierte Arbeitsweise
- Eigeninitiative, Zuverlässigkeit und Freude an der Zusammenarbeit in einem interdisziplinären Forschungsumfeld
- Gute Kommunikationsfähigkeiten sowie die Bereitschaft, sich selbstständig in anspruchsvolle wissenschaftliche Literatur einzuarbeiten
- Sehr gute Englischkenntnisse in Wort und Schrift (mindestens B2-Niveau nach dem GeR), idealerweise nachgewiesen durch ein Zertifikat, sowie Deutschkenntnisse auf mindestens B1-Niveau nach dem GeR
Freuen Sie sich auf folgende Benefits
- Sinnstiftende Aufgaben: Ihre Abschlussarbeit behandelt ein zukunftsorientiertes, gesellschaftlich relevantes Thema mit unmittelbarem Praxisbezug in einem internationalen Umfeld
- Praxisnähe: Bei uns sammeln Sie wertvolle Praxiserfahrungen neben dem Studium und wirken aktiv an interdisziplinären Projekten mit
- Wissenschaftliches Umfeld: Sie erwartet eine exzellente wissenschaftliche Ausstattung, moderne Technologien und eine qualifizierte Betreuung durch erfahrene Kolleg:innen
- Eigenverantwortung: Sie gestalten Ihre Aufgaben eigenständig – von der Vorbereitung bis zur Durchführung
- Einstieg & Zusammenarbeit: Freuen Sie sich auf die Zusammenarbeit in einem engagierten, internationalen und kollegialen Team. Uns ist es wichtig, dass Sie schnell im Team ankommen und strukturiert in Ihre Aufgaben eingearbeitet werden. Zudem begleiten wir Sie von Beginn an und erleichtern Ihnen den Start durch unsere Welcome Days und unseren Welcome Guide
- Flexibilität: Flexible Arbeitszeitgestaltung erleichtert Ihnen die Vereinbarkeit mit dem Studium
- Gesundheit & Wohlbefinden: Ihre Gesundheit liegt uns am Herzen. Freuen Sie sich auf ein umfangreiches betriebliches Gesundheitsmanagement mit vielfältigen Angeboten – z. B. durch Beachvolleyball-Platz, Laufgruppen, Yoga-Kurse und vieles mehr. Zusätzlich stehen Ihnen unser betriebsärztlicher Dienst sowie ein erfahrenes Team der Sozialberatung direkt vor Ort zur Seite
- Befristung: Die Stelle ist zunächst auf 6 Monate befristet
- Perspektive: Bei entsprechender Qualifikation und vorhandener Stellenfinanzierung besteht am Institut die Möglichkeit zur Promotion im Anschluss an Ihre Masterarbeit
- Faire Vergütung: Ihre Abschlussarbeit wird bei uns angemessen vergütet
Neben spannenden Aufgaben und einem kollegialen Miteinander bieten wir Ihnen noch viel mehr: https://go.fzj.de/Benefits
Wir freuen uns über Bewerbungen von Menschen mit vielfältigen Hintergründen, z.B. hinsichtlich Alter, Geschlecht, Behinderung, sexueller Orientierung / Identität sowie sozialer, ethnischer und religiöser Herkunft. Ein chancengerechtes, diverses und inklusives Arbeitsumfeld, in dem alle ihre Potentiale verwirklichen können, ist uns wichtig.
Über die folgenden Links erhalten Sie weitere Informationen zu Vielfalt und Chancengerechtigkeit: https://go.fzj.de/diversitaet sowie zur gezielten Förderung von Frauen: https://go.fzj.de/job-journey-women
Kennziffer: 2026M-0758
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