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Doktorandin/Doktorand (w/m/d) - Untersuchungen zum kombinierten Transport von Flüssig-Wasserstoff und elektrischer Energie mittels Supraleitung

Category

PhD students (f/m/d)

Job description

Wasserstoff wird als Schlüssel-Energieträger einer zukünftigen CO2-neutralen Gesellschaft angesehen, da er aus erneuerbaren Energien (sog. “grüner” Wasserstoff) durch Elektrolyse erzeugt werden kann. Für die Speicherung und den Transport sind verschiedene Optionen denkbar.

Die hohe Energiedichte von flüssigem Wasserstoff (LH2) ist vorteilhaft für den Transport und für eine Reihe von Anwendungen, insbesondere im Mobilitätssektor.  Neben seiner hohen Energiedichte bietet LH2 durch seine Reinheit, der Speicherung bei geringem Druck sowie dem Bereitstellen eines tiefkalten Temperaturniveaus weitere wichtige Vorzüge – jedoch steht vor dem Transport in flüssiger Form immer die energieaufwändige Verflüssigung.

Im Rahmen der nationalen Wasserstoff-Leitprojekte des BMBF [1] arbeitet das KIT [2] mit Projektpartnern der Technologieplattform “TransHyDE” im Leitprojekt “AppLHy!” an Transport und Anwendung von flüssigem Wasserstoff.  Am Institut für Technische Physik (ITEP) des KIT wird dabei im Besonderen die synergetische Nutzung von LH2 mit Supraleitung untersucht und demonstriert. Das durch den Flüssig-Wasserstoff-Transport bereitgestellte tiefkalte Temperaturniveau ermöglicht die Kühlung von Supraleitern. Auf diese Weise kann ein kombinierter Transport von chemischer Energie (Wasserstoff) und elektrischer Energie (durch das supraleitende Kabel) in kompakten Abmessungen und damit bei hoher Leistungsdichte erfolgen. 

Das Ziel dieser Doktorarbeit besteht in der Entwicklung und Bewertung von Komponenten einer solchen hybriden Energie-Übertragungsstrecke basierend auf dem Hochtemperatur-Supraleiter REBCO. Um dieses Ziel zu erreichen, werden sowohl Modellierungs- als auch experimentelle Ansätze verwendet. Dazu werden Sie zunächst eine derartige hybride Energie-Pipeline in einem elektro-thermischen Berechnungsmodell modellieren und daraus entscheidende Randbedingungen für die Komponentenentwicklung ableiten.

Basierend darauf werden Sie die Schlüsselkomponenten einer derartigen hybriden Energie-Pipeline entwickeln, dies beinhaltet die geometrische Anordnung des Supraleiters und der Flüssig-Wasserstoff-Pipeline, elektrische Anschlüsse und Verbindungen sowie elektrische und thermische Isolationsmöglichkeiten. Erfolgversprechende Verfahren und Konzepte werden als Komponenten-Demonstratoren realisiert und getestet; dabei werden vorhandene Experimentiereinrichtungen am KIT genutzt.

[1] https://www.wasserstoff-leitprojekte.de/

[2] https://www.kit.edu/kit/pi_2021_078_wasserstofftechnologien-kit-forscht-in-allen-drei-leitprojekten-des-bundes.php

Personal qualification

Sie verfügen über ein erfolgreich abgeschlossenes wissenschaftliches Hochschulstudium (Diplom (Uni) / Master) der Fachrichtung Elektrotechnik, Maschinenbau oder Physik und haben Interesse an interdisziplinärer Forschung an Zukunftstechnologien der Energiewende. Wir setzen die Bereitschaft zum Einarbeiten in Themen benachbarter Fachrichtungen, z.B. Elektrotechnik, Maschinenbau, Thermodynamik, angewandte Physik und Materialwissenschaften wird dabei voraus. Fliessende Deutsch- und Englischkenntnisse in Wort und Schrift sind erforderlich.

 

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