Masterarbeit zur Numerische Simulation eines solaren Reaktors für die Produktion von erneuerbarem Wasserstoff

vor 6 Monaten

Köln, Deutschland Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) Vollzeit

Steigen Sie ein in die faszinierende Welt des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), um mit Forschung und Innovation die Zukunft mitzugestalten Mit dem Know-how und der Neugier unserer 11.000 Mitarbeitenden aus 100 Nationen sowie unserer einzigartigen Infrastruktur, bieten wir ein spannendes und inspirierendes Arbeitsumfeld. Gemeinsam entwickeln wir nachhaltige Technologien und tragen so zur Lösung globaler Herausforderungen bei. Möchten Sie diese große Zukunftsaufgabe mit uns zusammen angehen? Dann ist Ihr Platz bei uns

Für unser Institut für Future Fuels in Köln suchen wir eine/n Master Student/in (w/m/d) Computational Engineering, Maschinenbau, Mathematik, Physik, Verfahrenstechnik o.ä., Numerische Simulation eines solaren Reaktors für die Produktion von erneuerbarem Wasserstoff

Das erwartet Sie:

Das Institut für Future Fuels trägt dazu bei, erneuerbare Ressourcen verfügbar zu machen, um fossile Ressourcen ersetzen zu können. Wir erarbeiten Lösungen dafür, wie sich Wasserstoff und Kraftstoffe aus den Ausgangsstoffen Wasser, CO2 und Stickstoff und mit Einsatz von erneuerbaren Energien kostengünstig im großtechnischen Maßstab erzeugen lassen.

Für den Ausstieg aus den fossilen Energieträgern sind neue Prozesse und Technologien zur Speicherung von erneuerbaren Energien essentiell. Der Gewinnung von Kraftstoffen wie Wasserstoff aus klimaneutralen Prozessen kommt hier eine wichtige Rolle zu. Ein vielversprechender Ansatz ist der zweistufige solar thermochemische Kreisprozess zur Aufspaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff. Mithilfe von konzentrierter Solarstrahlung wird ein Metalloxid auf hohe Temperaturen erhitzt und gibt dabei Sauerstoff ab. In einem zweiten Prozessschritt wird das Material mit Wasserdampf durchströmt, wobei Wasserstoff freigesetzt wird. Damit dieser „Redox“-Kreisprozess für die Produktion von erneuerbarem Wasserstoff im großen Maßstab genutzt werden kann, entwickelt das DLR bestehende und neuartige Reaktorkonzepte um deren Effizienz zu erhöhen.

Für einen neuen Reaktortyp wird zurzeit in der Abteilung solarchemische Verfahrensentwicklung ein Teststand fertiggestellt. Zur besseren Interpretation der Messwerte und zur Designoptimierung sollen Sie ein numerisches Reaktormodell entwickeln. Dabei gilt es vor allem den Wärme- und Stofftransport im zyklisch betriebenen Reaktor zu simulieren. Für den Wärmetransport während der Wasserspaltung müssen sowohl Konvektion als auch thermische Strahlung berücksichtigt werden. Für einen effizienten Betrieb muss zudem eine homogene Durchströmung des gesamten Spaltmaterials im Reaktor mit Wasserdampf erreicht werden. Für ein besseres Verständnis des Kreisprozesses und der dafür wichtigen Transportmechanismen und Materialeigenschaften, ist eine anfängliche Literaturrecherche notwendig. Mithilfe von experimentellen Ergebnissen des Versuchsaufbaus und dem Vergleich mit anderen Reaktortypen aus der Literatur soll das Modell validiert und in den wissenschaftlichen Kontext gesetzt werden. Abschließend kann anhand einer Parameterstudie eine Optimierung von Design und Betriebsweise des Reaktors erreicht werden.

Das erwarten wir von Ihnen:
  • Laufendes Masterstudium in Computational Engineering, Maschinenbau, Mathematik, Physik, Verfahrenstechnik oder ähnliches
  • Kenntnisse im Bereich der numerischen Modellierung (CFD) werden vorausgesetzt, idealerweise mit OpenFOAM
  • Wissen in Bezug auf Mechanismen der Wärmeübertragung, Fluiddynamik und Thermodynamik
  • Erfahrungen im Programmieren (Python) und Erstellen von CAD-Modellen sind von Vorteil
  • Gute Kommunikationsfähigkeit in einem internationalen Arbeitsumfeld
  • Fließende englische Sprachkenntnisse für einen produktiven Austausch
  • Selbstständige, reflektierte und strukturierte Arbeitsweise
Unser Angebot:

Das DLR steht für Vielfalt, Wertschätzung und Gleichstellung aller Menschen. Wir fördern eigenverantwortliches Arbeiten und die individuelle Weiterentwicklung unserer Mitarbeitenden im persönlichen und beruflichen Umfeld. Dafür stehen Ihnen unsere zahlreichen Fort- und Weiterbildungsmöglichkeiten zur Verfügung. Chancengerechtigkeit ist uns ein besonderes Anliegen, wir möchten daher insbesondere den Anteil von Frauen in der Wissenschaft und Führung erhöhen. Bewerbungen schwerbehinderter Menschen bevorzugen wir bei fachlicher Eignung.

Weitere Angaben:
  • Eintrittsdatum: 01.09.2024
  • Dauer: sechs Monate
  • Vergütung: Je nach Qualifikation und Aufgabenübertragung bis Entgeltgruppe 05 TVöD.
  • Kennziffer: 94978

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