Masterarbeit – Wasserstofferzeugung mittels alkalischer Elektolyse - Mechanik und Assemblierung von Elektrolysezellen
Wasserstoff ist eine besonders vielversprechende Speicherform für erneuerbare Energien im Kontext der Energiewende. In der interdisziplinären Arbeitsgruppe „Verfahrenstechnik der Elektrolyse“ am IET-4 (Institute of Energy Technologies - Elektrochemische Verfahrenstechnik) beschäftigen wir uns mit der Elektrolyse zur Herstellung von Wasserstoff. Die bisher am weitesten entwickelten Technologien dafür sind die Polymer-Elektrolyt-Membran-Elektrolyse (PEM-EL) und die alkalische Elektrolyse (AEL). Die Forschung im Bereich der Elektrolyse reicht von der Analyse von Funktionsschichten im Mikrometer-Bereich über den Betrieb von Elektrolysezellen im Labormaßstab bis hin zur Entwicklung von Elektrolyseuren und Anlagen im industriellen Maßstab mit einer Vielzahl von Systemkomponenten und hoher Systemkomplexität.
Obwohl die alkalische Elektrolyse die älteste Elektrolysetechnologie zur Wasserstoffherstellung ist und bereits kommerziell eingesetzt wird, gibt es Reproduzierbarkeitsschwierigkeiten bei der Charakterisierung von Elektrolysezellen innerhalb einer und zwischen verschiedenen Forschungseinrichtungen. https://www.fz-juelich.de/en/iet/iet-4/research/vel-eel
Ihre Aufgaben im Team
Ziel der Abschlussarbeit ist die Charakterisierung des mechanischen Verhaltens einer alkalischen Elektrolysezelle, um die Reproduzierbarkeit von Versuchsergebnissen zu verbessern. Die im IET-4 entwickelte Testzelle wurde als Benchmark für Vergleichsmessungen zwischen verschiedenen Forschungseinrichtungen getestet und etabliert. Die mechanische Kompression und Kontaktierung der aktiven Zellkomponenten beeinflussen deren Performance in der Zelle. Mechanischer Anpressdruck auf die Dichtungen verhindert Leckagen und damit das Austreten von Lauge und Produktgas.
Ihre Aufgaben umfassen im Einzelnen:
- Recherche zum Einfluss der Zellmechanik auf das Verhalten alkalischer Elektrolysezellen sowie zu Methoden zur Messung und Bewertung der Zellmechanik
- Charakterisierung des mechanischen Verhaltens der Standardzelle mit verschiedenen Methoden (z.B. Messung der Anpressdruckverteilung und Verformung der Zelle in verschiedenen Betriebszuständen)
- Untersuchung von Zusammenhängen zwischen Zell-Zusammenbau, Zell-Mechanik und resultierender Zell-Performance im Betrieb
- Analyse verschiedener Assemblierungsverfahren der Zelle bezüglich mechanischer Reproduzierbarkeit und Zell-Performance
- Eventuell außerdem Analyse der Zellmechanik mittels mechanischer FEM-Simulation und Vergleich mit den Messungen
Das bringen Sie mit
Notwendige fachliche und überfachliche Bewerberqualifikationen:
- Laufendes Masterstudium im Bereich Maschinenbau, Verfahrenstechnik oder einem vergleichbaren Studiengang
- Interesse am Forschungsfeld der Wasserelektrolyse zur Energiespeicherung
- Hohes Maß an Selbstständigkeit, Initiative und Motivation
- Zuverlässiger und gewissenhafter Arbeitsstil
- Sorgfalt und Verantwortungsbewusstsein im Umgang mit Chemikalien, Gefahrstoffen und Messinfrastruktur im Labor
Darüber hinaus wünschenswerte Qualifikationen:
- Vorkenntnisse im Bereich erneuerbare Energien, Wasserstofftechnologie, Wasserelektrolyse
- Kenntnisse im Umgang mit elektrochemischer Messtechnik (z.B. Potentiostaten), idealerweise Erfahrung im Betrieb elektrochemischer Zellen
- Erste Erfahrungen im Umgang mit mechanischer FEM-Simulation (Ansys mechanical)
Freuen Sie sich auf folgende Benefits
Wir arbeiten an hochaktuellen gesellschaftlich relevanten Themen und bieten Ihnen die Möglichkeit, den Wandel aktiv mitzugestalten! Sie erwartet ein vielseitiges Angebot:
- 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
- Work-Life-Balance: Optimale Bedingungen für die Vereinbarkeit von Beruf und Privatleben sowie eine familienfreundliche Unternehmenspolitik. Die Möglichkeit zum (orts-)flexiblen Arbeiten ist grundsätzlich nach Abstimmung und im Einklang mit den anstehenden Aufgaben und (Vorort-)Terminen gegeben
- Flexibilität: Flexible Arbeitszeitgestaltung erleichtert Ihnen die Vereinbarkeit mit dem Studium
- Campus-Erlebnis: Unser Forschungscampus im Grünen schafft ideale Bedingungen für kollegialen Austausch und sportlichen Ausgleich direkt vor Ort. In unserer Kantine erwartet Sie ein vielfältiges Angebot – Ihre Mittagspause können Sie entspannt mit Seeblick genießen
- 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
- Befristung: Die Stelle ist zunächst auf 6 Monate befristet
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
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