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Studien-/ Abschlussarbeit

Charakterisierung des thermodynamischen Gleichgewichts von Metallhydriden zur Anwendung in Wasserstoff-Wärmepumpen

Beginn

1. September 2022

Dauer

6 Monate

Beschäftigungsgrad

Vollzeit

Erneuerbare Energien spielen eine wesentliche Rolle für das Erreichen der internationalen Klimaschutzziele. Einen Beitrag dazu könnten Brennstoffzellenfahrzeuge leisten, die mit Wasserstoff aus Erneuerbaren Energien betrieben werden.

In einem solchen Brennstoffzellenfahrzeug kann die vorhandene Druckdifferenz zwischen Hochdruck-Wasserstofftank und Brennstoffzelle mit Hilfe von Metallhydriden in Form eines Kühlungs- oder Wärmepumpeneffekts zur Kabinenklimatisierung genutzt werden, wodurch die Gesamteffizienz des Fahrzeugs verbessert wird.

Hierzu wird am DLR die Kernkomponente eines solchen Systems, der Metallhydrid-Reaktor weiterentwickelt, um einen höheren Temperaturhub zu erreichen. Die dafür geeigneten Metallhydrid-Materialien sind hinsichtlich ihrer thermodynamischen Gleichgewichtslage noch nicht bekannt oder müssen überprüft werden. Denn für eine Reaktorauslegung ist das Wissen über diese Beziehung zwischen Reaktionsdruck und -temperatur und Beladegrad von entscheidender Bedeutung.

In einer studentischen Arbeit sollen daher für verschiedene Materialien sogenannte Konstant-Druck-Isothermen (KDI) über einen anwendungsrelevanten Temperaturbereich aufgenommen werden. Dazu muss ein bestehender Teststand wieder in Betrieb genommen werden, eventuell angepasst und verbessert werden. Vor der Vermessung des Materials muss dieses aktiviert und dieser Prozess systematisch beobachtet werden. Für die Messdatenauswertung sollte möglichst eine automatisierte Lösung gefunden werden. Abschließend müssen die Messkurven mit einer mathematischen Funktion modelliert werden, damit diese in Simulationen und Vorauslegung verwendet werden können.

Inhalt der Arbeit:

  • Einarbeitung in die Thematik des Wasserstoff-Metallhydrid-Systems
  • Funktionsanalyse und Wiederinbetriebnahme des Teststands
  • Testmessungen und ggf. Teststandsmodifikation
  • Durchführung der Messreihen
  • Datenauswertung und Automatisierung
  • mathematische Modellierung der KDI-Kurven

Ihre Qualifikation:

  • Ingenieurwissenschaftliches Studium (Chemieingenieurwesen, Verfahrenstechnik, Energietechnik, Maschinenbau, Luft- und Raumfahrttechnik, oder vergleichbare Studiengänge)
  • Interesse an experimenteller Arbeit
  • gewissenhafte, selbstständige und strukturierte Arbeitsweise
  • gute Deutsch- oder Englischkenntnisse
  • idealerweise Interesse an Thermodynamik
  • Erfahrungen in Messdatenverarbeitung vorteilhaft

Ihr Start:

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Fachliche/r Ansprechpartner/in

Alexander Wimmer
Institut für Technische Thermodynamik

Tel.: +49 711 6862-8043

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