Abschlussarbeiten

Gruppen-, Bachelor- und Master-Arbeiten


Wir bieten am ICVT laufend interessante Themen für Abschlussarbeiten an. Die Themen sind in unseren aktuellen Forschungsprojekten angesiedelt, und können theoretischer, experimenteller, konstruktiver oder projektierender Art sein. Wenn Sie sich für ein bestimmtes Forschungsprojekt interessieren, kontaktieren sie den Ansprechpartner einfach persönlich. Bitte wenden Sie sich frühzeitig an uns, um über konkrete Themen zu sprechen, und die Aufgabenstellung zu umreißen. Darüber hinaus bieten wir häufig Themen an (siehe unten), die sich nach unserem aktuellen Bedarf richten.

Im Allgemeinen gliedert sich eine Abschlussarbeit in folgende Teilaspekte:

     • Literaturrecherche zum Stand der Technik
     • Erarbeitung der theoretischen oder experimentellen Ergebnisse
     • Interpretation der Ergebnisse
     • schriftliche Zusammenfassung in Form einer Abschlussarbeit

Der zeitliche Umfang der Arbeiten richtet sich nach folgenden Vorgaben:

     • Gruppenarbeit:
     • Gruppenarbeit:
     • Bachelorarbeit:
     • Masterarbeit:
     • Masterarbeit:
3 Monate, 10 ECTS-Punkte (AFB 2009)
2 Monate, 06 ECTS-Punkte (AFB 2015)
3 Monate, 12 ECTS-Punkte
5 Monate, 20 ECTS-Punkte (AFB 2009)
6 Monate, 24 ECTS-Punkte (AFB 2015)

Im Interesse der Studierenden und des ICVT wird auf die Einhaltung der oben genannten Zeiträume geachtet.

Informationen über die Durchführung von Abschlussarbeiten am ICVT finden Sie hier:

Richtlinien für die Anfertigung von Abschlussarbeiten

Die Präsentation der Aschlussarbeiten erfolgt im Rahmen des Institutsseminars.


Aktuell bieten wir, in den Forschungsbereichen Chemische Reaktionstechnik sowie Elektrochemische Verfahrenstechnik, folgende konkrete Aufgabenstellungen als Thema für Abschlussarbeiten an:


Forschungsbereich Chemische Reaktionstechnik


Fluiddynamische Untersuchungen und Scale-up-Möglichkeiten für die Reaktivextraktion an Glas-Fällungspolymer-Katalysatoren

Art der Arbeit:Bachelorarbeit
Masterarbeit
Beginn der Arbeit:ab sofort
Arbeitsweise:theoretisch
experimentell
Arbeitsort:ICVT
Anmerkungen:Da es sich um ein Industrieprojekt handelt besteht Geheimhaltungspflicht
Ansprechpartner:Frank Schwering, M. Sc.
Stand:Juli 2017

2-Butanol (SBA) wird in der Industrie unter anderem durch die Hydratisierung von Buten an einem festen sauren Ionentauscher hergestellt, der in einem Festbett angeordnet ist. Diese Anordnung ist aus verschiedenen Gründen jedoch nicht optimal. Aus diesem Grund wird an einem Verfahren gearbeitet, dass den Katalysator auf verschiedene Weise strukturiert anordnet.

Im Rahmen dieser Abschlussarbeit soll zunächst ein Überblick über die Möglichkeiten zum Scale-up und zur Beschreibung der Fluiddynamik gegeben werden, in denen der Katalysator als Festbett, in strukturierten Packungen oder als Füllkörper in den Reaktor eingebracht wird.

In einem zweiten Teil sollen Glas-Fällungspolymer-Katalysatoren fluiddynamisch untersucht werden. Hierzu werden Druckverlust- und Hold-up-Messungen an einer Glaskolonne durchgeführt. Die gewonnenen Ergebnisse sollen dann durch ein Scale-up mit Hilfe des zuvor gegebenen Überblicks auf eine bestehende Anlage angepasst werden.

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Druckverlustdiagramm [Pfeuffer] und SBA-Anlage



Ermittlung von Henry-Koeffizienten für Buten in Wasser und Einfluss von SBA auf die Butenlöslichkeit

Art der Arbeit:Bachelorarbeit
Masterarbeit
Beginn der Arbeit:nach Absprache
Arbeitsweise:experimentell
Arbeitsort:ICVT
Anmerkungen:Da es sich um ein Industrieprojekt handelt besteht Geheimhaltungspflicht
Ansprechpartner:Frank Schwering, M. Sc.
Stand:Juni 2017

2-Butanol (SBA) wird in der Industrie unter anderem durch die Hydratisierung von Buten an einem festen sauren Ionentauscher hergestellt. Die Reaktion findet hierbei in der wässrigen Phase statt, was bedeutet, dass nur jenes Buten reagiert, welches in der wässrigen Phase gelöst wird. Es ist daher wichtig zu wissen, wie viel Buten sich maximal in dieser wässrigen Phase lösen kann.

Im Rahmen dieser Abschlussarbeit soll eine mehrphasige Laborkolonne betrieben und die Löslichkeit von Buten in Wasser via GC-Analytik gemessen und daraus der Henry-KOeffizient bestimmt werden. Darüber hinaus soll ein Versuchsplan erstellt und ausgearbeitet werden, der einen Rückschluss auf den Einfluss verschiedener Größen (Druck, Temperatur, SBA-Konzentration zulässt. Hierbei soll insbesondere der Einfluss des Phasenumschlags von flüssigem zu überkritischen Buten untersucht werden.

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Filmmodell für die heterogenkatalysierte Reaktivextraktion



Experimentelle Bestimmung von Stofftransportkoeffizienten im System Buten-Wasser-Butanol

Art der Arbeit:Bachelorarbeit
Masterarbeit
Beginn der Arbeit:nach Absprache
Arbeitsweise:experimentell
Arbeitsort:ICVT
Anmerkungen:Da es sich um ein Industrieprojekt handelt besteht Geheimhaltungspflicht
Ansprechpartner:Frank Schwering, M. Sc.
Stand:Juni 2017

2-Butanol (SBA) wird in der Industrie unter anderem durch die Hydratisierung von Buten an einem festen sauren Ionentauscher hergestellt. Durch heterogen-katalysierte Reaktivextraktion an einem strukturierten Katalysator soll der Prozess verbessert werden. Hierbei finden Reaktion und Abtrennung des Produkts (durch Extraktion) simultan im gleichen Reaktor statt. Zur modellhaften Beschreibung von Stofftransportvorgängen in mehrphasigen Systemen hat sich das Filmmodell in der Praxis bewährt

Im Rahmen dieser Abschlussarbeit sollen Stofftransport-koeffizienten experimentell bestimmt werden, um das neue Verfahren mathematisch besser beschreiben zu können. Hierzu muss eine vorhandene Versuchsanlage umgebaut und ein für ein anderes Stoffsystem ent-wickeltes Verfahren zur Bestimmung der Stofftransport-koeffizienten auf das neue System angepasst werden. Weiterhin soll dieses Verfahren gegebenenfalls erweitert und verbessert werden.

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Filmmodell für die heterogenkatalysierte Reaktivextraktion



Design und Bau eines Füllkörper-Teststands

Art der Arbeit:Masterarbeit
Beginn der Arbeit:ab sofort
Arbeitsweise:experimentell
Arbeitsort:ICVT
Ansprechpartner:Prof. Dr.-Ing Gregor D. Wehinger
Stand:Juni 2017

Festbettreaktoren sind einer der am häufigsten ein-gesetzten Reaktortypen in der chemischen Industrie. Obwohl der Aufbau simpel erscheint, treten vielfältige physikalische und chemische Phänomene gleichzeitig auf. Die verwendeten Füllkörper haben einen großen Einfluss auf die Reaktorperformance.

Im Rahmen dieser Abschlussarbeit soll ein Teststand für Füllkörper ausgearbeitet werden. Damit sollen Größen wie Druckverlust, Verweilzeitverhalten und auch Wärme-transport, bzw. lokale Temperaturen, bestimmbar sein. Unterschiedliche Füllkörper kommen dabei zum Einsatz, wobei die Herstellung auch mit einem 3D-Drucker denkbar ist. Diese Untersuchungen stellen die Basis für die Validierung von detaillierten CFD-Simulationen dar.

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Temperatur-Messtechniken in Festbetten.
Aus Thomeo et al. (2004) Ind. Eng. Chem. Res. 43, 4140-4148.



Inbetriebnahme einer mobilen Anlage zur FT-Synthese

Art der Arbeit:Masterarbeit
Beginn der Arbeit:nach Absprache
Arbeitsweise:experimentell
Arbeitsort:ICVT, Clausthal
Ansprechpartner:Matthias Klee, M.Sc.
Stand:November 2016

Die Fischer-Tropsch-Synthese (FT-Synthese) ist seit ihrer Entwicklung im Jahr 1925 ein bedeutendes Verfahren zur Herstellung von höherwertigen Kohlenwasserstoffen. Die Inbetriebnahme solcher Anlagen stellt einen wesentlichen Kernbereich im industriellen Anlagenbau dar.
Ziel der Arbeit ist es eine neuaufgebaute mobile mikrostrukturierte FT-Anlage in Betrieb zu nehmen. Die Inbetriebnahme umfasst u.a. den Anschluss der Anlage an die Gasversorgung und die aufwändige Kalibrierung des Gaschromatographen für die komplexe Produktmischung. Anschließend soll eine Versuchsreihe zum Test von Cobalt-Katalysatoren mit neuartiger Porenstruktur durchgeführt und ausgewertet werden.

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Instationäre CFD-Simulationen von katalystischen Festbettreaktoren

Art der Arbeit:Masterarbeit
Beginn der Arbeit:ab sofort
Arbeitsweise:theoretisch
Arbeitsort:ICVT, Clausthal
Ansprechpartner:Prof. Dr.-Ing. Gregor D. Wehinger
Stand:Mai 2017

Festbettreaktoren sind einer der am häufigsten ein- gesetzten Reaktortypen in der chemischen Industrie. Obwohl der Aufbau simpel erscheint, treten vielfältige physikalische und chemische Phänomene gleichzeitig auf. Die detailierte Beschreibung dieser Vorgänge ist somit äußerst komplex. Mit Hilfe von detaillierten CFD- Simulationen können jedoch einige dieser Phänomene besser beschrieben werden, als mit herkömmlichen 1D oder pseudo-homogenen 2D-Modellen.

Im Rahmen dieser Abschlussarbeit sollen katalytische Festbettreaktoren im instationären Betrieb mit Hilfe von CFD simuliert werden. Dabei wird, wie rechts zu sehen, jeder einzelne Pellet örtlich erfasst. Transportvorgänge im Partikel sollen ebenfalls mit berücksichtigt werden. Auf den Einfluss der Pellet-Form soll im Speziellen ein- gegangen werden.

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Stromlinien und Oberflächentemperatur in einem Festbett aus Multi-Hole-
Zylinderpellets simuliert mit CFD.



Untersuchung der Methanisierung in einem mikrostrukturierten Festbettreaktor

Art der Arbeit:Masterarbeit
Beginn der Arbeit:nach Absprache
Arbeitsweise:experimentell
Arbeitsort:ICVT, Clausthal
Ansprechpartner:Bjarne Kreitz, M. Sc.
Stand:Mai 2017

Das Power-to-Gas Verfahren ist ein vielversprechendes Konzept zur langfristigen Speicherung großer Energiemengen. Hierbei wird Strom aus erneuerbaren Energien zunächst zur Herstellung von H2 genutzt, welcher mit Synthesegas zu Methan umgesetzt wird. Durch die starke Exothermie der Reaktion kommt es zur Ausbildung starker Temperaturgradienten, was zu Verlusten in der Ausbeute und einer starken Belastung des Katalysators führt. Zur Durchführung stark exothermer Reaktionen hat sich die Mikroreaktionstechnik etabliert. Durch die geringen Abmessungen kann der Wärme- und Stoffaustausch deutlich gesteigert werden.

Ziel dieser Arbeit ist die Inbetriebnahme einer neuaufgebauten Anlage zur Durchführung von Synthesegas-Reaktionen. Mit Nickel-Katalysatoren soll anschließend die Methanisierung in einem mikro- strukturierten Reaktor untersucht werden. Dies beinhaltet unter anderem die Aufnahme von Temperaturprofilen.

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Herstellung und Untersuchung von Katalysatoren für die Methanisierung von Synthesegas

Art der Arbeit:Bachelorarbeit
(Masterarbeit)
Beginn der Arbeit:nach Absprache
Arbeitsweise:experimentell
Arbeitsort:ICVT, Clausthal
Ansprechpartner:Bjarne Kreitz, M. Sc.
Stand:Mai 2017

Das Power-to-Gas Verfahren ist ein vielversprechendes Konzept zur langfristigen Speicherung großer Energiemengen. Hierbei wird Strom aus erneuerbaren Energien zunächst zur Herstellung von H2 genutzt, welcher mit Synthesegas zu Methan umgesetzt wird. Die Methanisierungsreaktion ist bei hohen Temperaturen durch das thermodynamische Gleichgewicht limitiert, was den Einsatz von Katalysatoren mit hohen Reaktionsgeschwindigkeiten bei niedrigen Temperaturen erfordert.

Auf Basis einer Literaturrecherche sollen die Katalysator-Systeme für die Methanisierung identifiziert und bewertet werden. Anschließend sollen geeignete Katalysatoren hergestellt und auf ihre katalytische Aktivität untersucht werden.

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Forschungsbereich Elektrochemische Verfahrenstechnik


Elektrochemische Umsetzung von Natriumsulfat

Art der Arbeit:Masterarbeit
Beginn der Arbeit:nach Absprache
Arbeitsweise:experimentell,
theoretisch
Arbeitsort:ICVT, Industrie
Ansprechpartner:Prof. Dr.-Ing Thomas Turek
Stand:Juni 2017

Lösungen von Natriumsulfat (Na2SO4) fallen bei ver- schiedenen chemischen Prozessen an und werden häufig nicht genutzt, sondern entsorgt. Eine Möglichkeit stellt die elektrochmische Salzspaltung dar, bei der aus Na2SO4 wieder H2SO4 und NaOH gebildet wird. Der Energiebedarf dieses Prozesses kann signifikant reduziert werden, wenn der an der Anode entstehende Sauerstoff einer dafür geeigneten Kathode zugeführt wird, an der er zu OH--Ionen reduziert wird (Sauerstoffverzehrkathode, SVK)

In der Masterarbeit sollen zunächst die verschiedenen möglichen Konzepte für eine elektrochemische Zelle zur Salzspaltung mit SVK vergleichend betrachtet werden. Anschließend soll ein Versuchsaufbau für eine Laborzelle entworfen werden. Erste Messungen zur Ermittlung von Leistungsdaten mit einer kommerziellen SVK sollen beim Industriepartner Covestro in Leverkusen durchgeführt werden.

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Prinzipieller Aufbau einer elektrochemischen Zelle zur Salzspaltung (Electrochim. Acta 45 (2000) 2576-2594)



Modellierung und experimentelle Parameterermittlung des Stofftransportes gasentwickelnder Elektroden

Art der Arbeit:Masterarbeit
Beginn der Arbeit:nach Absprache
Arbeitsweise:theoretisch,
experimentell
Arbeitsort:ICVT, Clausthal
Ansprechpartner: Philipp Haug, M.Sc.
Stand:August 2016

Power-to-Gas bezeichnet ein Konzept, bei dem überschüssiger Strom aus erneuerbaren Energiequellen dazu genutzt wird, mittels Wasserelektrolyse Wasserstoff zu produzieren.
Aufgrund der intermittierend zur Verfügung stehenden Wind- oder Solarenergie, ist ein genaues Verständnis des Elektrolyse-Prozesses erforderlich.

In dieser Arbeit ist ein bereits existierendes Modell durch eine detaillierte Beschreibung des Stofftransportes zu erweitern. Dies umfasst beispielsweise die Berechnung und Messung von Gasphasenanteilen des Elektrolyten oder die Ermittlung des Stoffübergangs durch den Separator.

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Entwicklung von neuartigen Elektrodenbeschichtungen für die Sauerstoffentwicklung in der alkalische Wasserelektrolyse


Art der Arbeit:Bachelorarbeit
Masterarbeit
Beginn der Arbeit:nach Absprache
Arbeitsweise:experimentell
Arbeitsort:nach Absprache
Ansprechpartner:Matthias Koj, M.Sc.
Stand:Oktober 2016

In dieser Arbeit sollen neuartige poröse Elektroden-beschichtungen für die Sauerstoffentwicklung in der alkalischen Wasserelektrolyse entwickelt werden. Im Fokus der Entwicklung der Elektroden stehen insbesondere die Langzeitstabilität und die Performance der Materialien unter alternierenden Stromlasten.

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Weiterentwicklung einer Zink-Luft-Durchflussbatterie

Art der Arbeit:Masterarbeit
Beginn der Arbeit:nach Absprache
Arbeitsweise:experimentell
Arbeitsort:EFZN, Goslar
Ansprechpartner:Prof. Dr.-Ing. Thomas Turek
Stand:Dezember 2016

Durchflussbatterien (FB) sind moderne Batterien, die aus Zellen, welche die Leistung bestimmen und Vorratstanks für Ionenlösungen, deren Volumen den Energieinhalt festlegt, bestehen. Eine besondere Form der FB stellt die im Durchfluss betriebene Zink-Luft-Batterie dar, bei der Zink periodisch auf einem geeigneten Träger abge- schieden und in einem alkalischen Elektrolyten aufgelöst wird, wodurch eine wieder aufladbare Batterie entsteht.
Auf Basis erfolgreicher Vorarbeiten am ICVT sollen Messungen an einer Zink-Luft-Batterie mit bifunktionaler Sauerstoffelektrode durchgeführt werden.

Publikation des ICVT:

dx.doi.org/10.1016/j.elecom.2016.05.013


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Prinzipieller Aufbau einer Metall-Luft-FB

Nature Reviews,
dx.doi.org/10.1038/natrevmats.2016.80



Wärmemanagement in einer Vanadium Redox-Flow Batterie

Art der Arbeit:Abschlussarbeit
Beginn der Arbeit:April 2017
Arbeitsweise:theoretisch
Arbeitsort:nach Absprache
Ansprechpartner:Eva Prumbohm, M.Sc.
Stand:Januar 2017

Bei der Speicherung von fluktuierend anfallender Energie in Vanadium Redox-Flow Batterien ist auch ein Stand-By Betrieb denkbar. Wird dabei der Elektrolyt nicht mehr gefördert, kommt es innerhalb der Zelle zur Selbst-entladung. Die dabei ablaufenden exothermen Reaktionen führen zur Wärmeentwicklung.
Aufbauend auf einer abgeschlossenen Gruppenarbeit soll in einer Abschlussarbeit das thermische Verhalten einer Vanadium Redox-Flow Batterie modelliert und ein geeignetes Wärmemanagement für den Stand-By Betrieb der Batterie entwickelt werden.

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dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2016.05.011



Elektrochemische Charakterisierung poröser Glasmembranen für den Einsatz in Vanadium Redox-Flow Batterien

Art der Arbeit:Masterarbeit
Beginn der Arbeit:nach Absprache
Arbeitsweise:experimentell
Arbeitsort:EFZN, Goslar
Ansprechpartner:Dipl.-Ing. Horst Mögelin
Stand:Dezember 2016

Vanadium-Redox-Flow-Batterien (VRFB) besitzen sehr gute Eigenschaften, um als Energiespeicher für regenerativ erzeugten Strom zu dienen. Eine Schlüsselrolle für die Effizienzsteigerung einer VRFB spielt die Membran, welche beide Elektrolyträume räumlich und elektrisch voneinander trennt. Die Verwendung poröser Gläser eröffnet neue Möglichkeiten gezielt die Eigenschaften von Membranen einzustellen.
Ziel der Arbeit ist es, den Einfluss unterschiedlicher Modifikationen auf die Eignung poröser Glasmembranen als Separator in VRFBs mittels verschiedener Methoden zu charakterisieren.

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