Analyse von Redoxmaterialien zur solaren Stickstofferzeugung

Ihre Mission:

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. Vor allem bezüglich der Stickstoffproduktion ist die Materialentwicklung noch im Anfangsstadium.

In einem ersten Schritt soll mit Hilfe computergestützten thermodynamischen Berechnungen und einer ausgiebigen Literaturrecherche ein Materialscreening durchgeführt werden. In einem zweiten Schritt sollen die vielversprechendsten Kanditen synthetisiert werden und in Laboraufbauten experimentell bezüglich der Anwendbarkeit für die Stickstoffproduktion charakterisiert werden.

Ziel dieser Bachelor-, Master- oder Diplomarbeit ist es, auf Grundlage thermodynamischer Zusammenhänge und systematischer Experimente Redoxmaterialien und gegebenenfalls Trägerstrukturen zu identifizieren, die eine Maximierung der Stickstoffausbeute bei gleichzeitiger Minimierung von Degradationseffekten gewährleisten. Die thermodynamischen Berechnungen werden mit der Software Factsage® durchgeführt. Die Experimente werden entweder in einem Rohrofenaufbau durchgeführt, der durch die Quantifizierung der entstehenden Gase mittels Massenspektrometer die Ausbeute bestimmt oder mit Hilfe einer Thermowaage, die die Masseunterschiede vor und nach eines Reaktionsschrittes misst und dadurch die Aktivität bestimmt. In systematische Versuchsreihen mit verschiedenen Materialien steht vor allem die Ausbeute im Vordergrund. Aber auch der Einfluss einer gezielten Variation einzelner Betriebsparameter wie Temperatur und Gaszusammensetzung soll untersucht die werden. Die experimentell gewonnenen Ergebnisse werden ausgewertet und gegebenenfalls in formelmäßigen Zusammenhängen erfasst. Darüber hinaus werden die Materialien in XRD und REM bezüglich der Zusammensetzung und Langzeitstabilität charakterisiert.

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

DLR-Institut für Solarforschung

Abschlussart

Bachelorarbeit / Masterarbeit / Diplomarbeit

Branche

Chemie und Pharmazie

Anforderungen

•Studium in Materialwissenschaften, Chemie oder ähnliche
•Kenntnisse in anorganischer Chemie
•Kenntnisse in Thermodynamik, physikalischer Chemie und Reaktionstechnik hilfreich
•Freude am praktischen Arbeiten sowie experimentelles Geschick
•selbstständige Arbeitsweise

Zusatzinformationen

Freuen Sie sich auf einen Arbeitgeber, der Ihr Engagement zu schätzen weiß und Ihre Entwicklung durch vielfältige Qualifizierungs- und Weiterbildungsmöglichkeiten fördert. Unser einzigartiges Arbeitsumfeld bietet Ihnen Gestaltungsfreiräume und eine unvergleichbare Infrastruktur, in der Sie Ihre Mission verwirklichen können. Schwerbehinderte Bewerberinnen bevorzugen wir bei fachlicher Eignung.

Leistungen

Finanzielle Unterstützung

› je nach Studienordnung bis Entgeltgruppe 5 TvöD