Untersuchung der Prozessierung von katalysatorbeschichteten Membranen für die AEM-Elektrolyse

Forschungsthema/Bereich

Wasserelektrolyse

Typ der Abschlussarbeit

Bachelor / Master

Startzeitpunkt

01.04.2026

Bewerbungsschluss

31.03.2026

Dauer der Arbeit

3-6 Monate

Beschreibung

Im Hinblick auf den angestrebten Energiewandel kommt Wasserelektrolyseuren (WE) eine wichtige Rolle zu. So können beispielsweise (Über-)Kapazitäten aus erneuerbaren Energien chemisch in Form eines Brennstoffs (z. B. als grüner Wasserstoff) gespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt wieder abgerufen werden. Eine wesentliche Komponente in Elektrolyseuren mit Anionen-Austausch-Membranen (Anion Exchange Membrane - AEM) ist die Membran-Elektroden-Einheit, die unter anderem oder zum Beispiel als katalysatorbeschichtete Membran (Catalyst Coated Membrane - CCM) vorliegen kann. Die Membran Elektrodeneinheit (MEA) oder CCM trennt die Gase und leitet die an der Anode entstehenden Protonen zur Kathode. Die Struktur der CCMs wirkt sich daher direkt auf die Systemleistung aus und bietet somit Potenzial zur gezielten Optimierung der Prozessbedingungen.

Zur Herstellung der CCMs wird der Katalysator zunächst bei der nasschemischen Prozessierung zusammen mit einem anionenleitenden Polymer in einem Lösungsmittel(gemisch) zu einer Tinte dispergiert. Die Direktbeschichtung der
Katalysatortinte auf die Membran, welche mit den Tintenlösemitteln wechselwirkt, und die anschließende Trocknung der Katalysatorschichten sind Gegenstand aktueller Forschung. Beim Entfernen der Lösemittel im Trocknungsprozess kann es zu Fehlstellenbildungen (z. B. Risse) oder Delamination der Schicht kommen.

Ziel der studentischen Arbeit ist es, katalysatorbeschichtete Membranen für die AEM-WE herzustellen. Hierfür sollen mithilfe der Literatur geeignete Prozessierungsmöglichkeiten identifiziert werden, um das Beschichtungs- und Trocknungsverhalten möglichst optimal einzustellen. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf dem Vermeiden der Delamination der Katalysatorschicht von der Membran während und nach der Herstellung. Die Haftung wird dabei vor und nach dem Betrieb in einem Elektrolyseur durch ausgewählte mechanische Untersuchungen überprüft. Dadurch soll besser verstanden werden, wie CCMs für die AEM-WE optimal prozessiert werden können. Die Arbeit wird am KIT in der Arbeitsgruppe Thin Film Technology (KIT-TFT) durchgeführt. Inhaltlich betreut wird die Arbeit von KIT-TFT in Kooperation mit der Gruppe „Funktionale Schichtsysteme“ (Elektrochemische Verfahrenstechnik) am Forschungszentrum Jülich (FZJ-IET4).

Voraussetzung

Voraussetzungen an Studierende

• Startpunkt und Umfang der Arbeit (BA oder MA) sind flexibel.
• Wissenschaftliche Neugier und Interesse am experimentellen Arbeiten sind die einzigen Voraussetzungen.
• Bei Interesse melde dich einfach bei uns und wir erzählen dir gerne mehr in einem Informationsgespräch.

Studiengangsbereiche

• Ingenieurwissenschaften
  Chemieingenieurwesen & Verfahrenstechnik

Betreuung

Titel, Vorname, Name

Alexandra Decker

Organisationseinheit

Thin Film Technology

E-Mail Adresse

a.decker@kit.edu

Link zur eigenen Homepage/Personenseite

Website

Bewerbung per E-Mail

Bewerbungsunterlagen

• Lebenslauf
• Notenauszug

E-Mail Adresse für die Bewerbung
Senden Sie die oben genannten Bewerbungsunterlagen bitte per Mail an a.decker@kit.edu


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