Vorrichtungen und Verfahren für die Assemblierung 50-zelliger Elektrolysestacks

Aufgabengebiet
Mit ihrem neuen Energiekonzept legt die Bundesregierung im Sinne einer umweltschonenden, zuverlässigen und bezahlbaren Energieversorgung fest, dass die erneuerbaren Energien im Energiemix der Zukunft den Hauptanteil übernehmen sollen. Durch den Ausbau von regenerati-ver Energieerzeugungskapazität entstehen neue Herausforderungen hinsichtlich der Speicherung großer Energiemengen, da der zunehmende Ausbau erneuerbarer Energien in Deutschland zu einem rapiden Anstieg fluktuierender Energie aus Wind und Sonne im Stromversorgersystem führt. Neben elektrischen und thermischen Speichern kommt dabei der chemischen Speiche-rung in Form von Wasserstoff, der mittels Elektrolyse aus regenerativem erzeugtem Strom produziert wird, eine hohe Bedeutung zu.

Am IEK-3 des Forschungszentrums Jülich wird derzeit ein Elektrolyse-Stackkonzept entwickelt, welches eine aktive Zellfläche von 300 cm² aufweist. Mit den zugehörigen Komponenten sollen Stacks in der Leistungsklasse 100 kW aufgebaut werden. Hierzu werden Zellstapel von ca. 50 Zellen hergestellt. Um die benötigte Anzahl von Zellen zu stapeln, werden spezielle Hilfsvorrichtungen benötigt. Des Weiteren ist ein geeignetes Verfahren zu entwickeln, um die Wiederholkomponente „Separatorplatteneinheit“ zu vorassemblieren, so dass die Separatorplatteneinheit als fest verbundenes Element bereitgestellt werden kann. Übergeordnetes Ziel der Diplomarbeit ist es, ein Verfahren zu entwickeln, um große Stacks mit über 50 Zellen reproduzierbar herzustellen.

Die Arbeit kann sowohl als Bachelorarbeit, Masterarbeit oder Projektarbeit ausgelegt werden.

Aufgabenbeschreibung

Im Rahmen der Diplomarbeit sollen folgende Teilaufgaben bearbeitet werden:

Die generellen Funktionsprinzipien von Elektrolysestacks sind zu erarbeiten. Im Rahmen der Einarbeitungsphase ist eine Literaturstudie zum Thema „Stackkonzepte“ und „Herstellprozesse“ durchzuführen.
Der Status quo ist zu analysieren. Probleme bei der Herstellung von Zellstapeln sind zu analysieren und zu dokumentieren.
Unterschiedliche Ansätze für die Optimierung der Stapeltechnik sind in Zusammenarbeit mit dem technischen Personal des IEK-3 zu erarbeiten. Dabei können Hilfsbauteile entwickelt werden, die Vorassemblierung von Separatorplatten oder die Verwendung von Stapelhilfen können eingesetzt werden, um die Reproduzierbarkeit des Stapelprozesses zu verbessern.
Es sollten Vorschläge erarbeitet werden, um die Konstruktion des Stackdesigns zu optimieren.
Die Funktionsfähigkeit der erarbeiteten Konzepte und Komponenten soll durch den Auf-bau eines 50-zelligen Elektrolysestacks nachgewiesen werden.
Abschließend erfolgt die Dokumentation der produzierten Ergebnisse in der schriftlichen Diplomarbeit.

Weitere Informationen

Unternehmen

Thesius Inspiration

Bereich/Abteilung

IEK-3 - Elektrochemische Verfahrenstechnik

Abschlussart

Bachelorarbeit

Branche

Maschinenbau und Betriebstechnik

Anforderungen

Ingenierwissenschaften, Maschinenbau

Zusatzinformationen

Bachelorarbeit/Masterarbeit/Projektarbeit

Ausschreibendes Institut: IEK-3 - Elektrochemische Verfahrenstechnik
Kennziffer: D120/2014, Ingenieurwissenschaften, Maschinenbau

Beginn der Arbeit: 01.10.2014 / nach Vereinbarung

Ansprechpartner:

Andreas Schulze Lohoff, M. Sc.
Institut für Energie- und Klimaforschung
Elektrochemische Verfahrenstechnik (IEK-3)
Forschungszentrum Jülich GmbH
52425 Jülich

Telefon: +49-2461-61 1947
E-Mail: a.schulze.lohoff@fz-juelich.de
http://www.fz-juelich.de/iek/iek-3/

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