Bestimmung des elektrischen Widerstands mikrostrukturierter Katalysatorträger zum Einsatz in einem widerstandsgeheizten Reaktorkonzept

Forschungsthema/Bereich

Elektrifizierung von Prozessen der chemischen Industrie | Neue Reaktorkonzepte

Typ der Abschlussarbeit

Bachelor / Master

Startzeitpunkt

01.03.2026

Bewerbungsschluss

01.04.2027

Dauer der Arbeit

3-6 Monate

Beschreibung

Hintergrund
Die Wärmebereitstellung aus fossilen Brennstoffen stellt einen Haupttreiber der direkten Treib-hausgasemissionen der chemischen Industrie dar. Der große Wärmebedarf entfällt zu einem signi-fikanten Teil auf endotherme Prozesse wie Reformierungen, Pyrolysen und Crackprozesse, die auch zukünftig in neuen Technologien einer Kohlenstoff-Kreislaufwirtschaft oder Wasserstofföko-nomie zum Wasserstofftransport in Form von Ammoniak oder Methanol benötigt werden.
Die direkte Nutzung regenerativer elektrischer Energie zur Beheizung endothermer chemischer Pro-zesse ist daher ein vielversprechender Ansatz zur Dekarbonisierung der chemischen Industrie. Um gezielt elektrische Energie in katalytische Prozesse einzukoppeln sind neue Reaktorkonzepte er-forderlich. Am EBI ceb wird hierzu an einem Design gearbeitet, in dem der Katalysatorträger gleichzeitig das elektrisch beheizte Bauteil ist. Diese Heizkörper sind mikrostukturierte Formkörper wie Schäume oder Waben aus Silicium-Carbiden (SiC).
Die genaue Erfassung des elektrischen Widerstands dieser Mikrostrukturen sowie des Über-gangswiderstands sind zur Reaktorauslegung unerlässlich und sollen im Rahmen dieser Arbeit er-mittelt werden.

Geplante Arbeiten
Um eine Einarbeitung in das Thema zu ermöglichen, soll zunächst mit einer Literaturrecherche be-gonnen werden. Der Fokus liegt hierbei auf Modellen zur analytischen Berechnung des elektrischen Widerstands von Mikrostrukturen, der temperaturabhängigen Leitfähigkeit von Silicium-Carbiden sowie Konzepten zur Quantifizierung des Übergangswiderstands bei der elektrischen Kontaktie-rung.
Experimentell sollen die Widerstände von verschiedenen Formkörpern bestimmt werden. Hierzu wird die 4-Leiter-Messung als Prinzip angewandt. Zur Reduzierung bis Eliminierung des Über-gangswiderstands wird der zu messende Formkörper zwischen Kupfer-Elektroden und Grafit-Platten eingespannt und die Presskraft systematisch erhöht. Der Versuchsaufbau wird durch Ver-gleich mit bekannten Materialien validiert. Aus dem ermittelten Widerstands-Kraft-Verlauf sollen der Widerstand, die spezifische elektrische Leitfähigkeit des Katalysatorträgers sowie Korrelationen zur Beschreibung des Übergangswiderstands abgeleitet werden. Die Messung wird bei Raumtempera-tur begonnen und schrittweise mit Temperierung fortgesetzt.

Voraussetzung

Voraussetzungen an Studierende

• Interesse an experimenteller Arbeit
• Gründliche und sorgfältige Arbeitsweise im Labor
• Interesse an Datenauswertung (Fitten von Modellen an empirische Daten und Interpretation)

Studiengangsbereiche

• Ingenieurwissenschaften
  Chemieingenieurwesen & Verfahrenstechnik

Betreuung

Titel, Vorname, Name

Marius Weiser

Organisationseinheit

Engler-Bunte-Institut, EBI ceb

E-Mail Adresse

marius.weiser@kit.edu

Link zur eigenen Homepage/Personenseite

Website

Bewerbung per E-Mail

Bewerbungsunterlagen

• Anschreiben
• Gerne Terminvorschlag für persönliches Gespräch angeben :)

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


Zurück