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.

Für Gruppenarbeiten ist im StudIP die Veranstaltung "Gruppenarbeit Master VT/CIW" vorhanden, in der aktuelle Themen angeboten werden. Zentraler Ansprechpartner des ICVT ist David Franzen, M.Sc..

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

Richtlinien für die Anfertigung von Abschlussarbeiten

Die Präsentation der Abschlussarbeiten erfolgt im Rahmen des Institutsseminars.



Entwicklung eines fluiddynamischen Modells für Glas-Fällungspolymer-Katalysatoren

Art der Arbeit:Bachelorarbeit
Masterarbeit
Beginn der Arbeit:ab April 2019
Arbeitsweise:theoretisch und experimentell
Arbeitsort:ICVT
Anmerkungen:Da es sich um ein Industrieprojekt handelt besteht Geheimhaltungspflicht
Ansprechpartner:Frank Schwering, M. Sc.
Stand:Oktober 2018

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 mit einem strukturierten Katalysator gearbeitet, für den eine fluiddynamische Untersuchung noch aussteht.

Im Rahmen dieser Arbeit soll eine bestehende Versuchsanlage zur Untersuchung der Fluiddynamik von mehrphasigen Systemen überprüft und gegebenenfalls optimiert werden. Danach sollen einige Ergebnisse aus vorangegangene Arbeiten reproduziert und die Reproduktion sichergestellt werden.

Durch verschiedene Experimente an einem Ersatzsystem sollen die Haupteinflussfaktoren für die Größen Druckverlust und Hold-up identifiziert und quantifiziert werden. Über eine Dimensionsanalyse o.ä. sollen dann charakteristische Kennzahlen abgeleitet werden, die eine Modellierung und Vorhersage auch für andere Maßstäbe und das reale System erlauben.

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Fließbild des fluiddynamischen Prüfstands



Beurteilung des Verblockungsverhaltens von Festbetten bei der heterogen katalysierten Hydrierung von wässriger Zuckerlösung

Art der Arbeit:Masterarbeit
Beginn der Arbeit:ab sofort
Arbeitsweise:experimentell
Arbeitsort:ICVT, Clausthal
Ansprechpartner:Carina Kirstein, M.Sc.
Stand:September 2017

Die Hydrierung wässriger Zucker-Lösungen ist ein alternatives Verfahren zur Herstellung von Polyolen, die heutzutage überwiegend auf Basis fossiler Rohstoffe hergestellt werden. Für die Entwicklung und Auslegung eines industriellen Produktionsverfahrens ist die Bestimmung der Reaktionskinetik von grundlegender Bedeutung.

Ziel der Arbeit ist es, das Verblockungsverhalten des Festbettes über Durckverlustmessungen zu bestimmen.
Im Folgenden ist in experimentellen Untersuchungen zu zeigen, inwieweit sich der Druckverlust erhöht, wenn die gepackte Schüttung mit einer Feststoffsuspension durchströmt wird. Dabei sollen sowohl die Feststoffkonzentration als auch der Volumenstrom variiert werden. Weiterhin soll die Abnahme des Feststoffanteiles durch die Komponenten der Zuckerhydrierung berücksichtigt werden. Die Ergebnisse sind qualitativ und quantitativ zu bewerten.

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Druckverlustmessung über ein Festbett
(Hamidipour et al., Ind. Eng. Chem. Res. 46 (2007) 8336-8342)



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
(Thomeo et al., Ind. Eng. Chem. Res. 43 (2004) 4140-4148)



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.



Mikrostrukturierte Oberflächen zur Prozessintensivierung

Art der Arbeit:Masterarbeit
Beginn der Arbeit:ab sofort
Arbeitsweise:experimentell und theoretisch
Arbeitsort:ICVT, Clausthal
Ansprechpartner:Prof. Dr.-Ing. Gregor D. Wehinger
Stand:Februar 2019

Die Prozessintensivierung ist eine der Hauptaufgaben der Verfahrensingenieurinnen und –ingenieure. Mit innovativem Design, Materialien und Methoden lassen sich Nachhaltigkeit, Effizienz und die umwelttechnische Performance von Reaktoren erheblich steigern. Mikrostrukturierte Oberflächen bieten eine solche Prozessintensivierung in vielerlei Anwendungen. Dabei lassen sich die Form und Dimension der Strukturierung gezielt einstellen.

Im Rahmen dieser Abschlussarbeit sollen mikrostrukturierte Oberflächen aus einem Femtosekundenlaserprozess strömungstechnisch sowohl experimentell als auch mit Hilfe von CFD-Simulationen untersucht werden. Dazu soll ein Teststand konzipiert und aufgebaut werden, an dem Druckverlustmessungen durchzuführen sind. In einem weiteren Schritt sollen auch die Wärmetransporteigenschaften dieser speziellen Oberflächen untersucht werden.

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Mittels Femtosekundenlaserprozess mikrostrukturiertes Metall verschiedener Rauigkeiten.



Untersuchung der Phosphordynamik der MSA-Synthese

Art der Arbeit:Masterarbeit
Beginn der Arbeit:ab sofort
Arbeitsweise:experimentell
Arbeitsort:ICVT, Clausthal
Ansprechpartner:Mauritio Müller
Stand:Februar 2018

Maleinsäureanhydrid (MSA) wird durch selektive katalytische Oxidation von Butan an Vanadium-Phosphor-Oxid-Katalysatoren hergestellt. Durch die freigesetzte Reaktionswärme kommt es im industriellen Prozess zur Ausbildung ausgeprägter Hotspots und damit verbundenen Gefahren hinsichtlich Stabilität und Sicherheit des Prozesses. Eine exakte Kontrolle des Reaktionsgeschehens ist daher für einen sicheren Betrieb des Reaktors unerlässlich. Industriell werden dafür geringste Mengen geeigneter Phosphorverbindungen verwendet, die sich dämpfend auf die Katalysatoraktivität auswirken.

Ziel der Arbeit ist die Untersuchung der Phosphordynamik unter den definierten Bedingungen eines Mikroreaktors. Hierfür sollen Experimenten unter Dosierung entsprechender Phosphorverbindungen durchgeführt werden. Ergänzend dazu soll ein bestehendes Modell des Prozesses um die Phosphordynamik erweitert werden und die Messwerte mit Simulationsergebnissen verglichen werden.

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Forschungsbereich Elektrochemische Verfahrenstechnik


Analyse der Durchströmung von Redox-Flow Batterien

Art der Arbeit:Bachelorarbeit
Masterarbeit
Beginn der Arbeit:nach Absprache
Arbeitsweise:theoretisch
Arbeitsort:flexibel
Ansprechpartner:Eva Prumbohm, M.Sc.
Stand:März 2018

Redox-Flow Batterien ermöglichen es große Mengen an fluktuierend und intermittierend anfallender Energie zu speichern. Bei der Auslegung von Redox-Flow Batterien spielt die Strömungsführung eine entscheidende Rolle. Durch Strömungsfelder besteht die Möglichkeit die Durchströmung in einer Zelle zu beeinflussen und den Druckverlust zu begrenzen.

Im Rahmen einer Abschlussarbeit soll die Durchströmung, welche sich in Abhängigkeit vom verwendeten Strömungsfeld ergibt, näher betrachtet werden. Hierzu können bereits vorhandene Daten genutzt werden. Für die Analyse können verschiedene Programme eingesetzt werden, welche beispielsweise eine Auswertung hinsichtlich der vorliegenden Geschwindigkeitsvektoren ermöglicht, siehe Abbildung rechts.


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Bild: my.usgs.gov/confluence/pages/viewpage.action



Optimierung eines elektrochemischen Fällungsreaktors zur Wasserentkalkung und Abwasserreinigung


Art der Arbeit:Bachelorarbeit
(Masterarbeit)
Beginn der Arbeit:nach Absprache
Arbeitsweise:experimentell
Arbeitsort:ICVT, CLZ
Ansprechpartner:Thorben Muddemann, M.Sc.
Stand:Mai 2018

Elektrochemische Abwasserbehandlungen (z.B. AOPs) sind vielversprechende Verfahren zur Aufreinigung von Wässern mit hoher organischer Belastung. Hierbei werden in elektrochemischen Reaktoren in-situ Oxidationsmittel wie Hydroxylradikale, Ozon etc. generiert, die eine hohe Aufreinigungsleistung ermöglichen.

Bei der Aufreinigung von realen Abwässern kommt es durch Härtebildner jedoch zu starken Kalkablagerungen auf der Kathode – kurze Betriebszeiten der Reaktoren sind die Folge.

Dieses Problem wird durch die Verwendung einer neuartigen, bewegten Kathode gelöst. Diese ermöglicht vielfältige Fällungsreaktionen an der Kathode, wie der Kalk- oder Phosphatfällung, bei gleichzeitiger anodischer Abwasserreinigung durch eine Diamantelektrode.

Ziel der Arbeit ist die Optimierung des Verfahrens durch die Variation von Prozessparametern und die Bewertung anhand verschiedener künstlicher Prozesswässer.


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Funktionsweise des elektrochemischen Fällungsreaktors



Untersuchung der Alterung von thermisch aktivierten Kohlenstoffelektroden einer Vanadium Redox-Flow Batterie

Art der Arbeit:Bachelorarbeit
Beginn der Arbeit:nach Absprache
Arbeitsweise:experimentell
Arbeitsort:EST, Goslar
Ansprechpartner:Isabelle Kroner, M.Sc.
Stand:Juni 2018

Vanadium Redox-Flow Batterien (VRFB) besitzen sehr gute Eigenschaften, um als Energiespeicher für regenerativ erzeugten Strom zu dienen. In diesen Batterien wird die elektrische Energie in flüssigen, die Zelle durchströmenden Elektrolyten gespeichert, die gelöste Vanadiumsalze enthalten.

Verwendet werden dazu zwei Elektrolyte, die jeweils eine Elektrode (positiv bzw. negativ) durchströmen. An den Elektroden werden die jeweiligen Vanadium-Spezies oxidiert, bzw. reduziert. Diese Reaktionen können schnell oder langsam ablaufen, je nach kinetischen Bedingungen. Für eine hohe Leistung der Batterie ist natürlich eine schnelle Kinetik wünschenswert. Die Aktivität der Kohlenstoffelektroden kann durch diverse Aktivierungsmethoden erhöht werden.

In dieser Arbeit soll die Alterung der thermischen Aktivierung von Kohlenstofffilzen untersucht werden. Dazu sollen (aufbauend auf einer Vorgängerarbeit) in einem bereits vorhandenen Prüfstand Untersuchungen der kinetischen Aktivität von Langzeit-Auslagerungsproben untersucht werden.

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Auslegung und Konstruktion eines RDE-Versuchsstandes

Art der Arbeit:Masterarbeit
Beginn der Arbeit:sofort, nach Absprache
Arbeitsweise:theoretisch und experimentell
Arbeitsort:ICVT, Clausthal
Ansprechpartner:Jörn Brauns, M.Sc.
Stand:Februar 2019

Wasserstoff ist heutzutage bereits ein bedeutender Ausgangsstoff für die chemische Industrie und wird beispielsweise bei der Herstellung von Ammoniak, Methan oder Methanol in größeren Mengen benötigt.

Im Rahmen der Energiewende und dem damit vergrößernden Anteil von erneuerbaren Energien wird vor allem die energetische Nutzung als chemischer Energiespeicher interessant. Bei Bedarf kann der Wasserstoff mit Brennstoffzellen rückverstromt werden und somit zu einer Stabilisierung des Stromnetzes beitragen.

Innerhalb dieser Abschlussarbeit soll eine RDE-Apparatur (Rotating Disk Electrode) zur Bestimmung von Gaslöslichkeiten und Permeabilitäten von Separatormaterialien konstruiert werden. Für die Konzeptentwicklung können Vorversuche an einem bestehenden Versuchsaufbau stattfinden. Besondere Herausforderungen sind die Entwicklung einer Magnetkupplung sowie einer störungsfreie Kontaktierung der Elektroden.

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M.J. Fleige, G.K.H. Wiberg, M. Arenz, Rev. Sci. Instrum. 86 (2015) 064101.


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