Ausschreibung Bachelor-/Studien-/Projektarbeit

Literaturrecherche zur On-Board-Wasserrückgewinnung aus Verbrennungsabgasen

Eines der Hauptziele in der Entwicklung zukunftsfähiger Antriebssysteme ist die Reduktion der emittierten Schadstoffe. Neben der Nutzung alternativer, nachhaltiger Kraftstoffe wie HVO oder Wasserstoff können auch von der Art des Kraftstoffs unabhängige Ansätze zur Anwendung kommen. Zur Reduktion der Stickoxidemissionen können Verbrennungsmotoren um eine sog. Wassereinspritzung ergänzt werden. Die Einbringung des Wassers kann dabei im Saugrohr oder auch direkt im Zylinder erfolgen. 

Am Lehrstuhl für Antriebe in der Fahrzeugtechnik wurde bereits ein solches System, sowohl für Wasserstoff als auch für HVO bzw. Dieselkraftstoff (EN 590), experimentell am Motorenprüfstand untersucht.

Damit im Fahrzeugkonzept auf das Vorhandensein eines weiteren Tanksystems verzichtet werden kann, besteht die Möglichkeit einer Rückgewinnung von Wasser aus den Verbrennungsabgasen. Hierzu existieren verschiedene Lösungsansätze, die im Rahmen einer Literaturrecherche ermittelt und miteinander verglichen werden sollen. Die dabei erarbeiteten Erkenntnisse stellen die Grundlage für die Auslegung eines lehrstuhleigenen Wasserrückgewinnungssystems für Wasserstoffverbrennungsmotoren dar.

Umfang und Dauer der Aufgabe werden nach Art der angestrebten Arbeit und Qualifikation gemeinsam mit dem Bewerber festgelegt.

Voraussetzungen:

• Studium der Fachrichtungen Maschinenbau, Verfahrenstechnik, Mechatronik oder (Techno-) Physik
• hohe Selbstständigkeit und Eigenmotivation
• Interesse an wissenschaftlicher Arbeitsweise und fahrzeugtechnischen Fragestellungen
• Grundlegendes Wissen zu Verbrennungsprozessen
• Gute Deutsch- und Englischkenntnisse

Bewerbungen oder Fragen an:

Literaturrecherche: Carbon Capture durch Adsorption

Fokus: Degradation, Alterungsverhalten, Vergiftung und offene Forschungsfragen

Beschreibung:
Die Abscheidung von Kohlendioxid aus industriellen und energietechnischen Prozess- / Abgasen stellt einen zentralen Baustein für die Reduktion prozessbedingter Treibhausgasemissionen dar. Adsorptive Carbon-Capture-Verfahren stellen hierbei eine vielversprechende Technologie dar, da sie prinzipiell einen energieeffizienten und modularen Betrieb ermöglichen. Für eine technische und wirtschaftliche Umsetzung ist jedoch nicht nur die initiale Abscheideleistung relevant, sondern insbesondere auch die Langzeitstabilität der eingesetzten Adsorbentien unter realen Betriebsbedingungen.

Im Rahmen dieser studentischen Arbeit soll daher eine systematische Literaturrecherche zum Stand der Forschung über Alterungs-, Degradations- und Vergiftungsmechanismen von Adsorbentien für Carbon-Capture-Anwendungen durchgeführt werden. Der Schwerpunkt liegt auf der Analyse, welche physikalischen und chemischen Mechanismen zur Abnahme der CO₂-Aufnahmekapazität, Selektivität und Zyklusstabilität führen und welche offenen Forschungsfragen sich daraus ergeben.

Inhalt der Arbeit:

Im Rahmen der Arbeit sollen insbesondere folgende Fragestellungen bearbeitet werden:

• Welche Adsorbensklassen werden derzeit für die CO₂-Abscheidung untersucht und eingesetzt?
• Welche physikalischen und chemischen Mechanismen führen zu einer Abnahme von CO₂-Aufnahmekapazität, Selektivität und Zyklusstabilität?
• Welche Auswirkungen haben Betriebsparameter und Abgasbestandteile wie Temperatur, Feuchtigkeit, Sauerstoff, SOₓ, NOₓ, NH₃, flüchtige organische Komponenten und Partikel auf die Materialstabilität?
• Welche Mechanismen der reversiblen und irreversiblen Vergiftung aktiver Zentren sind bekannt?
• Welche Methoden und Kenngrößen werden zur Bewertung von Alterung, Regenerierbarkeit und Langzeitverhalten verwendet?
• Welche offenen Forschungsfragen bestehen im Hinblick auf realitätsnahe bzw. industrielle Einsatzbedingungen?

Voraussetzungen:

• Interesse an den Themen Carbon Capture, Adsorption und Materialverhalten
• selbstständige, strukturierte und wissenschaftliche Arbeitsweise
• Bereitschaft zur Einarbeitung in deutsch- und englischsprachige Fachliteratur
• gute Kenntnisse im wissenschaftlichen Schreiben sind von Vorteil

Betreuung:
Niklas Prchal, M. Sc.
niklas.prchal@mv.rptu.de 

Zeitraum:
Ab sofort