Masterarbeit – Shunt- und Reverse-Currents in alkalischen Elektrolyse-Stacks

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 bis hin zur Entwicklung von Elektrolyseuren und Anlagen im industriellen Maßstab mit einer Vielzahl von Systemkomponenten und hoher Systemkomplexität.

Ihre Aufgaben im Team

Um die Leistung eines Elektrolyseurs zu vergrößern, werden mehrere Einzelzellen zu einem Elektrolyse-Stack assembliert. In alkalischen Elektrolyse-Stacks reduzieren so genannte Shunt-Currents den Wirkungsgrad, indem ein Teil des eingebrachten Stromes die elektrochemischen Zellen durch die Elektrolytkanäle umgeht und damit weniger Wasserstoff produziert. Reverse-Currents erhöhen die Degradation der Einzelzellen und reduzieren damit die Lebensdauer des Stacks. Die Messung und konstruktive Reduzierung der Shunt- und Reverse-Currents verbessert also sowohl die Effizienz als auch die Lebensdauer alkalischer Elektrolyseure. Auf Grund der großen Ströme und des Materialaufwands ist die Untersuchung dieser Ströme in industriellen Stacks sehr schwierig. Am IET-4 wurde jetzt ein neuer Labor-Stack entwickelt, der es erlaubt, diese Ströme auf verschiedene Weise zu messen und Designvariationen zu testen.

Ziel der Abschlussarbeit ist es, die Shunt- und Reverse-Currents im Labor-Stack mit verschiedenen Methoden zu charakterisieren und konstruktive Optimierungsansätze auszuarbeiten und zu vergleichen.

Ihre Aufgaben umfassen im Einzelnen:

• Recherche zu Erfassung und Reduzierung von Shunt- und Reverse-Currents.
• Implementierung und Vergleich verschiedener Messkonzepte für Shunt- und Reverse-Currents im Labor-Stack
• Analyse der Shunt- und Reverse-Currents im Labor-Stack in verschiedenen Konfigurationen und Designvarianten
• Abgleich der Ergebnisse mit Erwartungen aus Modellbetrachtungen.

Das bringen Sie mit

Notwendige fachliche und überfachliche Bewerberqualifikationen:

• Laufendes Masterstudium im Bereich Maschinenbau, Verfahrenstechnik, Elektrotechnik, Physik, Chemie 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

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
• 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
• Faire Vergütung: Ihre Abschlussarbeit wird bei uns angemessen vergütet
• Perspektive: Bei entsprechender Qualifikation und vorhandener Stellenfinanzierung besteht am Institut die Möglichkeit zur Promotion im Anschluss an Ihre Masterarbeit
• Befristung: Die Stelle ist zunächst auf 6 Monate befristet

Neben spannenden Aufgaben und einem kollegialen Miteinander bieten wir Ihnen noch viel mehr:

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: sowie zur gezielten Förderung von Frauen:

Dienstort: Jülich

Beginn: Zum nächstmöglichen Termin

Bewerbungsfrist: Die Stelle wird bis zur erfolgreichen Besetzung veröffentlicht