Wasserstoff in die Mitte der Gesellschaft bringen und das über innovative und praxistaugliche Infrastrukturen – dieser Aufgabe stellt sich das HySON – Institut für Angewandte Wasserstoffforschung in Sonneberg. Neben der Entwicklung von neuartigen, technischen Systemen und Komponenten für Wasserstoffinfrastrukturen arbeiten wir als gemeinnützige Forschungseinrichtung an Studien und Potentialanalysen zum Bedarf, dem Transport und der Speicherung sowie den Einsatzmöglichkeiten von grünem Wasserstoff.

Werden Sie Teil unseres Teams und gestalten Sie die Energiewende aktiv mit uns.

Mögliche Fachrichtungen

• Ingenieur- oder naturwissenschaftlichen Studiengang wie Chemie, Physik, Chemie-/Bioverfahrenstechnik, Maschinenbau, Materialwissenschaften oder artverwandt
• Wirtschaftsingenieurwesen, Wirtschaftswissenschaften oder artverwandt
• Soziologie, Sozioökonomie oder artverwandt

 

Liste offener Themen:

Studentische Arbeit im Rahmen „Grüner Kalk“: Rechtliche Rahmenbedingungen für die Kohlenstoffabscheidung

Nicht bei allen Industrieprozessen ist eine Vermeidung der CO₂-Produktion möglich und sinnvoll. Hierfür werden verschiedene technische Systeme entwickelt, um den Kohlenstoff abzutrennen und klimaneutral zu verwerten. Im Rahmen der Arbeit sollen die rechtlichen Rahmenbedingungen für die Errichtung solcher Anlagen an deutschen Industriestandorten recherchiert und bewertet werden.

 

Studentische Arbeit im Rahmen „Grüner Kalk“: Eignung verschiedener Ofentypen für eine umweltfreundliche Kalkproduktion

Bei der Kalkproduktion entsteht unvermeidlich CO₂. Es werden verschiedene technische Systeme entwickelt, um den Kohlenstoff abzutrennen und klimaneutral zu verwerten. Im Rahmen der Arbeit sollen die bei verschiedenen Ofentypen entstehenden Abgase des Brennprozesses im Hinblick auf Chancen und Probleme bei der Nutzung in diesen Systemen untersucht werden.

 

Studentische Arbeit im Rahmen „Ammoniakzersetzung“: KI-gestützte Optimierung der Katalysatorauswahl  

Die Katalysatorauswahl ist ein allgemeines Problem in der Forschung. Durch Machine Learning z.B. über TensorFlow ist es möglich, über eine Materialdatenbank und Vorkenntnisse aus dem Bereich Katalysatortechnik einen optimalen Katalysator hinsichtlich Struktur, Gefüge und Eigenschaften auszuwählen.  

Studiengänge: Materials informatics, Informatik, Werkstoffwissenschaft 

Aufgaben: 

• Erstellung einer Datenbank aus bisherigen Forschungsergebnissen und Recherche weiterer Daten 
• Erstellung des Machine learning-Programmes 
• Herstellung und Test des ermittelten Katalysators am Versuchsstand 
• Dokumentation 

 

Life Cycle Assessment der grünen Wasserstoffproduktion mit verschiedenen Elektrolyseurtypen anhand zweier Wohngebiete in Thüringen

Im Rahmen dieser Arbeit sollen alkalische, PEM-, AEM- und SOEC-Elektrolysesysteme an verschiedenen Standorten hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit und Auswirkungen auf das Ökosystem betrachtet werden. Ökonomische und Ökologische Betrachtungen der Erzeugungsarten.

 

Ökologische Auswirkungen Wasserelektrolyse:

• Woher soll das Wasser zukünftig kommen?
• Wie viel Wasser wird benötigt werden?
• Betrachtung des Einflusses der Steigerung der Wasserstoffproduktion auf die Ökologie
• Weltweite Betrachtung (Besonders in Ländern mit Wasserknappheit)

 

Sicherheitsanalyse: Vorhersage Wasserstoffausbreitung:

• Ausbreitungsrechnung von Wasserstoff zur Bestimmung der Positionierung von Sensoren
• Arbeiten mit CGAN (maschinellem Lernen) und Simulation
• Für verschiedene Raummodelle (Breiter und niedriger Raum, schmaler und hoher Raum, usw.)

 

Mathematische Modellierung und Design der weiterentwickelte Transportschichten für Elektrolyseur mit Protonenaustauschmembran (PEM)

Zur Erzeugung von grünem Wasserstoff mittels erneuerbarer Energie werden unter anderem Elektrolyseure mit Protonenaustauschmembran (PEM) eingesetzt. Um eine hohe Laufleistung zu erreichen, sollen verschiedene wichtige Eigenschaften dieser Technik wie Preis, Effizient, und Haltbarkeit berücksichtigt werden. Zum Beispiel haben die Konventionelle Transportschichte (TL) der Anode zufällige und gewundene Morphologie, welche die zuverlässige Kontrollierung der Verteilung der Flüssigkeiten und Elektronen durch die Anodenkatalysatorschicht erschwert. In dieser Arbeit soll die poröse Transportschicht (PTL) der Anode mit Hilfe der mathematischen Modellierung hinsichtlich besserer Effizient der Protonenaustauschmembran (PEM) Zelle designiert werden.

 

Einsatz von verschiedenen Wasserstoffqualitäten

Je nach Herstellungsverfahren und Aufreinigungsschritten entstehen unterschiedliche Qualitäten von Wasserstoff. Im Rahmen der Arbeit sollen für die aktuellen Wassserstoffanwendungen die eingesetzten und benötigten Wasserstoffqualitäten recherchiert und betrachtet werden. Im weiteren Teil der Arbeit soll basierend auf den Prognosen für die zukünftigen dominierenden Wasserstoffanwendungen die benötigten Wasserstoffqualitäten recherchiert und betrachtet werden, dabei soll auch auf die benötigten Anteile der Wasserstoffqualitäten eingegangen werden.

 

Entwicklung eines interaktiven Bewertungsrasters zum Einsatz von Wasserstoff in der Industrie

• Der bestehende Leitfaden aus dem Projekt „GREAT H2“ soll zu einem konkreten Bewertungsraster erweitert werden
• Um den Umgang für die nutzenden Unternehmen zu erleichtern, soll das Bewertungsraster im Rahmen eines Online-Fragebogens (WordPress) interaktiv gestaltet werden
• Eine automatische Auswertung und Gewichtung der Daten ist sicherzustellen und die ermittelten Ergebnisse sollten optisch intuitiv dargestellt werden, beispielsweise mittels Likert-Skala und Netzdiagramm

Das Bewertungsraster aus dem Projekt „GREAT H2“ dient Unternehmen als Leitfaden, wesentliche Aspekte für den Einsatz von Wasserstoff zu betrachten. Dabei soll das Unternehmen eine erste Abschätzung treffen können, welche technischen und ökonomischen Maßnahmen bei einem Wasserstoffeinsatz auf sie zukommen würden. Im Anschluss können diese Abschätzungen durch qualifizierte Unternehmen konkretisiert werden. Der Online-Fragebogen soll die Aspekte aus dem Raster in quantifizierbaren Punkten darstellen. Durch die Auswertung soll die Eignung von Wasserstoff für einen Prozess anschaulich aufgearbeitet dargestellt werden.

Angesprochene Fachrichtungen: Informatik, Sozialwissenschaften, Technische Studiengänge

 

Potential der H₂-O₂-Brennstoffzelle bei Schienen- und Nutzfahrzeugen

• Aktuelle Kostenentwicklung der Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Technologie
• Marktentwicklung der Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Technologie (Global, Europa, Deutschland)
• Prognose der Einsparungspotentiale durch ein H₂-O₂-Drucktanksystem (Berechnung der Kosteneinsparungen an verschiedenen Bussen, LKWs, Schienenfahrzeugen)
• Herausforderungen für den Markteintritt und Handlungsempfehlungen

 

Im Rahmen des Forschungsprojektes „H2Sense“:

Im Rahmen des Forschungsprojektes „H2Sense“ entwickelt das HySON gemeinsam mit einem Industriepartner einen Sensor zur Messung der Wasserstoffkonzentration und des Drucks in Verteilnetzen. Zu diesem Zweck soll ein Prüfstand entwickelt und aufgebaut werden, welcher als Testumgebung für den Wasserstoffsensor dient. Die Projektarbeit umfasst:

• Mechanische und elektrische Planung des Messaufbaus sowie der zur Validierung des Sensors nötigen Messtechnik
• Recherche und Beschaffung geeigneter Komponenten und zum Betrieb notwendiger Gase
• Aufbau und Validierung des Prüfstandes
• Optional: Erstellung einer Gefahrenbeurteilung und Betriebsanweisung für den Prüfstand
• Projektstart: frühestens 09.2023

 

Im Rahmen des Forschungsprojektes „H2Sense“:

Im Rahmen des Forschungsprojektes „H2Sense“ entwickelt das HySON gemeinsam mit einem Industriepartner einen Sensor zur Messung der Wasserstoffkonzentration und des Drucks in Verteilnetzen. Zu diesem Zweck sollen die ausgewählten Sensormaterialien aggressiven Umgebungen ausgesetzt werden, wie z.B. Wasserstoff, Wasserdampf, Ammoniak und anderen Begleitstoffen, welche in einem Erdgasnetz mit Wasserstoffbeimischung auftreten können. Die Projektarbeit umfasst:

• Recherche möglicher auftretender aggressiver Stoffe im Gasgemisch und ihrer Konzentration
• Durchführung einer statistischen Versuchsplanung (DoE)
• Recherche und Beschaffung entsprechender Komponenten zur Versuchsdurchführung
• Versuchsdurchführung, Dokumentation und Ableitung notwendiger Maßnahmen zur Ertüchtigung der Sensormaterialien

 

Freie Themen

Das HySON – Institut ist offen für weitere Themen, welche hier nicht aufgeführt sind. Diese können unter anderem folgende Felder betreffen:

 

• Stoffstromanalysen bestimmter Prozesse und Produkte
• Energiebetrachtungen definierter Prozesse
• Themen im Rahmen der Sektorenkopplung
• Erzeugung Erneuerbarer Energien
• Wasserstoffherstellung und -verwendung
• Numerische Vermischungsuntersuchung von Wasserstoff in Erdgas
• Systemsimulation im Bereich Gaskonzentration im Gasnetz

 

Ansprechpartner

Sind Sie interessiert an einem dieser Themen sowie an der Arbeit in einem jungen, motivierten interdisziplinären Team, dann wenden Sie sich an:

Lea Mannsbart

l.mannsbart@hyson.de

+49 3675 42927-0