Charakterisierung von SOFC/SOEC Stacks mit Hilfe der Elektrochemischen-Impedanz-Spektroskopie (EIS)

Hintergrund:
Wissenschaftlich-technische Kernkompetenz der Abteilung ist die Entwicklung und Optimierung von Stacks und Systemen für Hochtemperatur Brennstoffzellen für stationäre und mobile/portable Anwendungen. Hierzu werden Stacks sowie Anlagen und Anlagenkomponenten konzipiert, ausgelegt, konstruiert, modelliert, aufgebaut und getestet. Parallel zu den experimentellen Untersuchungen werden thermomechanische und verfahrenstechnische Modelle entwickelt zur Optimierung der Komponenten und der Anlagen und zur Bewertung unterschiedlicher Konzepte. Eine wichtige neue Komponente im Rahmen der Energiewende sind die Elektrolyseure zur Erzeugung von Wasserstoff zur Zwischenspeicherung von regenerativ erzeugtem Strom. Aufbauend auf der Brennstoffzellentechnology der SOFC wurden in den letzten Jahren auch Hochtemperaturelektrolyse (SOE) -Stacks betrieben.

Ihr Aufgabengebiet
Impedanzspektroskopie (EIS) ist eine wichtige Analysetechnik in der Elektrochemie. Im Vergleich zu konventioneller DC-Messung bietet EIS die Möglichkeit verschiedene Prozesse zu unterscheiden, die an den unterschiedlichen Grenzflächen von elektrochemischen Einheiten, wie Batterien und Brennstoffzellen, ablaufen.
Vor einer erfolgreichen Kommerzialisierung der SOFC Technology muss als einer der wesentlichen Punkte die Degradation reduziert werden. Obwohl bereits bedeutende Fortschritte bei der Stackleistung erzielt wurden, ist ein vertieftes Verständnis der Alterungsmechanismen unter verschiedenen Betriebsbedingungen (einschließlich Betrieb im Elektrolysemodus) unerlässlich, um Stackdesign und Stackkomponenten weiter zu verbessern.
Im Bereich der Materialentwicklung und bei der Charakterisierung kleiner Zelleinheiten wurden bereits zahlreiche Untersuchungen mit Hilfe von EIS an SOFC/SOEC durchgeführt. Aufgrund der Komplexität beim Betrieb von Stacks vor allem bei großen Zellflächen wird hier die EIS bislang nur begrenzt eingesetzt und die Interpretation und das Verständnis der Messergebnisse erfordern weitere Untersuchungen und Analysen.
Hierzu müssen folgen Schwerpunkte bearbeitet werden:

- Studie zur Anwendung der EIS bei SOFC/SOE Stacks (Vorteile, Limitierungen, Prozeduren, Interpretationen,..)
- Optimierung vorhandener EIS Messtechnik
- Falls erforderlich, Aufbau einer neuen EIS Messtechnik
- Analyse der Ergebnisse mit Hilfe unterschiedlicher Auswerteverfahren (z.B. DRT, ADIS, ..)
- Systematische Untersuchung des Alterungsverhaltens von Stacks unter verschiedenen Betriebsbedingungen mit Hilfe von EIS
- Optimierung des Stackkonzeptes und der Betriebsprozeduren basierend auf diesen Analysen

Weitere Informationen

Unternehmen

Thesius Inspiration

Bereich/Abteilung

IEK-3 - Elektrochemische Verfahrenstechnik

Abschlussart

Bachelorarbeit

Branche

Chemie und Pharmazie

Schlagwörter

Impedanzspektroskopie Brennstoffzellentechnology Zwischenspeicherung Wasserstoff Elektrolyseure Hochtemperatur Brennstoffzellen Werkstoffwissenschaften Elektrotechnik Physik

Anforderungen

- Abgeschlossenes Hochschulstudium in Physik, Elektrotechnik, oder Werkstoffwissenschaften
- Fundierte Kenntnisse in Elektrochemie und Messtechnik
- Kenntnisse in Office, Origin und Matlab/Simulink
- Kenntnisse in EIS sind von Vorteil
- Fundierte Deutsch- und Englischkenntnisse in Wort und Schrift
- Ausgeprägte Fähigkeit zur kooperativen Zusammenarbeit mit internen und externen Partnern
- Hohe Flexibilität und großes Engagement

Zusatzinformationen

Doktorarbeit:
Kennziffer: D135/2014

Unser Angebot

- Eine vielseitige, hochmotivierte Arbeitsgruppe internationaler Prägung innerhalb einer der größten Forschungseinrichtungen in Europa
- Hervorragende wissenschaftliche und technische Infrastruktur
- Teilnahme an Projektreffen sowie internationalen Tagungen
- Training von Schlüsselkompetenzen
- Vergütung und Sozialleistungen basieren auf der Entgeltgruppe 13 (50%) des Tarifvertrags des öffentlichen Dienstes (TVöD). Abhängig von dem Bewerberprofil und dem Thema der Dissertation kann eine Zulage gezahlt werden.
- Der Umfang der Aufgabenstellung ist so gewählt, dass die Promotion in drei Jahren erfolgreich abgeschlossen werden kann.

Das Forschungszentrum Jülich möchte mehr Mitarbeiterinnen in diesem Bereich beschäftigen. Wir sind daher an der Bewerbung von Frauen besonders interessiert.
Bewerbungen schwerbehinderter Menschen sind uns willkommen.

Bitte senden Sie Ihre Bewerbung – unter Angabe der Kennziffer – an

Herrn Ludger Blum
Institut für Energie- und Klimaforschung
Elektrochemische Verfahrenstechnik (IEK-3)
Forschungszentrum Jülich GmbH
52425 Jülich

E-Mail: l.blum@fz-juelich.de
Weitere Informationen finden Sie unter
http://www.fz-juelich.de/portal/DE/Karriere/_node.html;
und unter http://www.fz-juelich.de/iek/iek-3/

Für darüber hinausgehende Fragen zum Thema steht Ihnen Herr Dr. Qingping Fang,
Tel. +49 2461 61-1573, E-Mail: q.fang@fz-juelich.de
als Ansprechpartner zur Verfügung.