Prozessanalyse und -bewertung zur solaren Ammoniakproduktion

Unser DLR Institut für Solarforschung entwickelt Konzepte und Technologien zur Einkopplung von konzentrierter Sonnenstrahlung in chemisch-industrielle Prozesse. Einen Schwerpunkt bildet dabei die Entwicklung von Verfahren und Komponenten für die regenerative und CO2-freie Herstellung von Ammoniak, der als Dünger Verwendung finden soll. In der Solarforschung des DLR wurde ein sehr vielversprechender Kreisprozess entwickelt, bei dem Ammoniak aus Wasser, Luft und Sonne mittels zweier Redoxreaktionen hergestellt wird. Dabei wird in einem Schritt Wasser gespalten, um Wasserstoff zu generieren und in einem weiteren Schritt Stickstoff direkt aus der Luft gewonnen. Zusammen bilden Wasserstoff und Stickstoff die Ausgangsstoffe, um Ammoniak herzustellen. Der gesamte Kreisprozess wurde erst kürzlich entsprechend formuliert und bietet daher noch viele offene Forschungsfragen.

In dem aktuellen Forschungsprojekt geht es darum, ein bestehendes Konzept der solaren Ammoniakproduktion weiterzuentwickeln und mit konkreten Inhalten zu füllen, um eine detaillierte Prozessbeschreibung zu erreichen. In dem Konzept werden Teile des konventionellen Haber-Bosch-Verfahrens so ersetzt, dass keine fossilen Rohstoffe mehr zur Produktion benötigt werden. Deshalb ist insbesondere die Schnittstelle zwischen den neuen solaren Prozessschritten und den herkömmlichen Anlagenteilen von großem Interesse. Viele Randbedingungen bezüglich der Gasreinheit, Temperaturniveaus etc. müssen definiert werden. Auch eine umfangreiche energetische Bilanzierung und Bewertung ist ein zentrales Element des Projekts.

Im Ersten Teil dieser Bachelor-, Master- oder Diplomarbeit ist eine umfangreiche Recherche zu konventionellen Ammoniakproduktionsmethoden wichtig, um genaue Randbedingungen für den solar eingekoppelten Teil zu definieren. Im Anschluss soll eine energetische Bilanzierung des Gesamtprozesses durchgeführt werden und je nach Vorkenntnissen können auch schon in erste Modelle in der Simulationssoftware Aspen Plus erstellt werden. Am Ende der Arbeit sollte eine fundierte Beschreibung und energetische Bewertung dieses neuen Prozesses stehen. Die Arbeit stellt damit eine Grundlage für tiefgehende Simulationsarbeit sowie aussagekräftige Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen dar.

Während der Bearbeitungszeit können wir - abhängig von der jeweiligen Studienordnung - eine Einstellung als studentische Hilfskraft mit 13h/Woche anbieten.

Weitere Informationen

Unternehmen

Helmholtz Gemeinschaft

Bereich/Abteilung

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Abschlussart

Bachelorarbeit / Masterarbeit / Diplomarbeit

Branche

Chemie und Pharmazie

Schlagwörter

Aspen Plus Energiebilanz Haber-Bosch-Verfahren Redoxreaktionen Solarforschung Dünger Ammoniak Sonnenstrahlung

Anforderungen

• Studium in Maschinenbau, Verfahrenstechnik, Energietechnik oder ähnliche
• Kenntnisse in Simulationssoftware hilfreich
• eigenständiges Arbeiten und Interesse an offenen Aufgabenstellungen

Zusatzinformationen

DLR-Institut für Solarforschung, Standort: Köln

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