Hintergrund:
Das Projekt H2Mare konzentriert sich auf die Produktion von grünem Wasserstoff auf See mit Hilfe von Windenergie, anstatt Netzleitungen für den Anschluss an ein H2-Produktionssystem an Land zu verwenden. Da die Leistung einer Offshore-Windturbine im Allgemeinen höher ist als die einer Onshore-Turbine, wird die überschüssige Energie für die H2-Produktion genutzt. Die Hauptidee besteht darin, die Windturbine in einen Elektrolyseur zu integrieren und so einen großen Vorteil zu erzielen, der zu der Idee führte, weitere nachgelagerte Produkte wie grünes Methanol und grünes Ammoniak zu produzieren.

Bei der Methanolerzeugung wird das Methanol-Wasser-Gemisch in einem späteren Schritt destilliert. Dieser Fall ist wegen der Offshore-Bedingungen (bspw. Wellenbewegungen) und der Notwendigkeit einer kompakten Größe besonder kompliziert. Die additive Fertigung ist der Schlüssel zu modernen Lösungen für solche Komplikationen. Ehemalige Forscher am IMVT haben eine spiralförmige Destillationskolonne entwickelt, die eine sehr gute Trennleistung aufweist. Das Design ist für die Trennung der meisten Kohlenwasserstoffgemische optimiert. Das Institut verfügt auch über einen Destillationsprüfstand, um die 3D-gedruckten Kolonnen experimentell zu testen.

Ihre Aufgaben:
1.    Druck von neuen 3D-gedruckten Säulen mittels Pulverbettfusion von Metallen (PBF-M , SLM) und Binder Jetting (und Nachbearbeitung nach dem Druck).
2.    Optimierung des Designs der 3D-gedruckten Strukturen im Hinblick auf die Trennleistung.
3.    Destillationsexperimente an verschiedenen 3D-gedruckten Einheiten unter Verwendung eines Methanol-Wasser-Gemisches.
4.    Kalibrierung der Methanolkonzentration und Analyse der Proben mittels FT-IR-Spektroskopie.
5.    Modifizierung der bestehenden Destillationskolonne in Bezug auf die Offshore-Bedingungen.
6.    Modifizierung des Destillationsprüfstandes für neue experimentelle Verfahren wie z.B. die Nachahmung der Wellenbewegung (kann auch mit 3D-Druck - Metall oder Polymer - durchgeführt werden).
7.    Dynamische Simulation des Destillationsprozesses und Validierung mit Experimenten.
8.    Numerische Modellierung der Fluiddynamik innerhalb der Destillationskolonne im Hinblick auf dynamische Bewegungen.

Die Bilder oben zeigen die am IMVT verfügbaren 3D-Druckeinrichtungen. Sie können Ihr Wissen und Ihre Vorstellungskraft nutzen, um die Destillationskolonne und den Prüfstand zu bauen, die Sie für Ihre Forschung benötigen.

Anforderungen:
1.    Sie haben einen Hintergrund in Chemie/Verfahrenstechnik oder Maschinenbau.
2.    Es wird erwartet, dass Sie Literaturrecherchen durchführen, Ihre Arbeit präsentieren und auch einen Bericht erstellen.
3.    Sie haben Erfahrung oder Verständnis für Trenntechniken, insbesondere Destillation.
4.    Sie verfügen über Grundkenntnisse in CAD-Software wie Autodesk Inventor.
5.    Es wird erwartet, dass Sie Erfahrung mit 3D-Druck haben.
6.    Mehr Interesse und Erfahrung in der Laborarbeit.
7.    Erfahrung mit Simulationssoftware wie ASPEN PLUS, COMSOL oder ANSYS.
8.    Es wird erwartet, dass die Arbeit in englischer Sprache verfasst wird.

Bemerkungen:
Dies ist ein offenes und umfangreiches Thema, so dass der Schwerpunkt Ihrer Arbeit auf der Grundlage Ihres Profils und Ihrer Erfahrung gewählt werden kann. Oder Sie können das Thema Ihrer Arbeit auf der Grundlage der verfügbaren Forschungsthemen wählen.
Bitte senden Sie Ihren Lebenslauf und Ihr Anschreiben mit Ihrem bevorzugten Thema (Experiment oder Simulation oder 3D-Druck) und der Art der Arbeit (Diplomarbeit oder Praktikum oder HiWi) an vignesh.jayavelu@kit.edu, wenn Sie an dem Thema interessiert sind.

Starttermin: Master- oder Bachelorarbeit - ab sofort, Praktikum oder HiWi - 5 Wochen nach Bestätigung.

Zuteilender Professor: Prof. Dr. Christoph Klahn
Betreuer: M.Sc. Vignesh Jayavelu