Abschlussarbeit »Einfluss der Lagerungsbedingungen auf die Analyse von PEM-Elektrolysemembranen«

Das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS in Halle (Saale) widmet sich in seinem Kompetenzfeld »Energie- und Hochleistungsmaterialien« unter anderem der Weiterentwicklung von Wasserstofftechnologien durch umfassende Materialdiagnostik. Der Fokus dabei liegt auf dem Verständnis des kritischen Zusammenspiels zwischen Materialeigenschaften und deren Auswirkungen auf die Leistungsfähigkeit von Elektrolyseuren und Brennstoffzellen. Durch die Verbindung von theoretischer Forschung und praktischer Anwendung wollen wir Innovationen vorantreiben und die Qualität, Effizienz und Nachhaltigkeit von Wasserstoffsystemen verbessern.

Im Rahmen eines Forschungsprojektes bieten wir Ihnen die Möglichkeit, den Einfluss der Lagerungsbedingungen auf die spektroskopische Analyse von Polymerelektrolytmembranen für die Wasserelektrolyse zu untersuchen und hierzu eine Abschlussarbeit anzufertigen.

Hier sorgen Sie für Veränderung

Die Wasserelektrolyse ist ein zentraler Bestandteil der Energiewende. Ein wichtiger Baustein sind Wasserelektrolyseure mit Polymerelektrolytmembran (PEMWE). Die hierfür eingesetzten Polymermembranen sind hygroskopisch. Ihre Lagerung kann den Membranzustand und damit die Ergebnisse nachfolgender Messungen beeinflussen. Ziel ist es, zu untersuchen, wie definierte Lagerungsbedingungen den Membranzustand und die spektroskopischen Messergebnisse beeinflussen. Auf dieser Grundlage sollen Empfehlungen für eine Lagerung abgeleitet werden, die reproduzierbare Analysen unterstützt.

Mittels kurzer Auslagerungen unter definierter Feuchtigkeit und Temperatur soll der Zustand der Membranen gezielt verändert werden. Hierbei spielen die Wasseraufnahme und mögliche Alterungs-effekte eine Rolle. Die Auslagerungsbedingungen werden in Absprache mit den Betreuern festgelegt, um realistische Bedingungen der Lagerung im Labor und während des Versands nachzustellen. Im Anschluss sollen verschiedene spektroskopische Messmethoden, wie z. B. FT-IR- und Raman-Spektroskopie, Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) sowie Flugzeit-Sekundärionenmassenspektrometrie (ToF-SIMS), angewendet und die gewonnenen Daten ausgewertet werden. Die spektroskopischen Messergebnisse sollen hinsichtlich des Einflusses des Membranzustands und möglicher Alterungseffekte bewertet werden.

- Planung und Durchführung von Auslagerungsversuchen in vorhandener Infrastruktur

- Selbstständige Aufnahme von FT-IR- und XPS-Spektren nach Einarbeitung sowie Planung und Begleitung weiterer spektroskopischer Messungen

- Auswertung charakteristischer spektraler Merkmale und Untersuchung möglicher Hinweise auf Alterung

- Nachvollziehbare Dokumentation und Präsentation aller Ergebnisse

- Erarbeitung praxisnaher Handlungsempfehlungen zur Membranlagerung

- Umfang und wissenschaftliche Tiefe der Aufgaben werden an das Studienniveau und die Art der Tätigkeit angepasst.