M.Sc. Maurus Bauer

Die Arbeit richtet sich an interessierte Bachelor- und Masterstudenten. Es besteht ein Anpassungsspielraum für die individuellen Interessen und Fähigkeiten der Kandidaten. Kenntnisse der Strömungsmechanik, Reaktionstechnik und Wärmeübertragung und Interesse an Auswertung von Messdaten sind von Vorteil, jedoch keine Voraussetzung.

Ort: Campus Süd

Motivation:

Mit voranschreitender Dekarbonisierung des Energiemarktes wird Wasserstoff in naher Zukunft zunehmend in Endanwendungen eine wichtige Rollte spielen und großflächig verfügbar sein. Mit der Wasserstoffstrategie des „European Green Deal“ hat sich die Europäische Kommission das Ziel gesetzt, dass Wasserstoff ein fester Bestandteil des integrierten Energiesystems wird. Dabei sollen Elektrolyseure mit einer Leistung von mindestens 40 GW (bis 2030) installiert werden. Zum Vergleich, im Jahr 2020 waren Elektrolyseure mit 1 GW installiert.
Neben aus „grünem Wasserstoff“ erzeugten, synthetischen Kohlenwasserstoffen, ist die Verfeuerung von kohlenstofffreien chemischen Energieträgern eine attraktive Möglichkeit CO2-Emissionen zu vermeiden.

Hier kann der Wasserstoff selbst als primärer Energieträger eingesetzt werden, jedoch sind konventionelle Brennersysteme vielfach nicht für einen Betrieb mit reinem Wasserstoff geeignet. Dementsprechend besteht ein Bedarf an Neuentwicklungen, welche für den Betrieb mit reinem Wasserstoff ausgelegt sind.

Die Brenneigenschaften von Wasserstoff unterscheiden sich im Vergleich zu konventionellen Kohlenwasserstoffen enorm. Vor allem sind hier die hohen Brenngeschwindigkeiten zu nennen, die Wasserstoffflammen aufweisen. Außerdem führen hohe Diffusionsraten im Flammenbereich zu sehr kurzen Reaktionszonen und zu thermo-diffusiven Flammeninstabilitäten.

Aufgabenstellung:

Untersuchungsgegenstand des zugrundliegenden Forschungsprojekts ist die vorgemischte Verbrennung von Wasserstoff-Luft-Flammen, welche durch Rezirkulation der Abgase zu einer erhöhten Flammenstabilität führt. Am Engler-Bunte-Institut ist für die Untersuchung ein Brennerkonzept entwickelt worden, um die vorgemischte Wasserstoff-Verbrennung bei unterschiedlichen Rezirkulationsraten in einem breiten Betriebsfeld untersuchen zu können.

Dabei soll zunächst das Strömungsfeld, welches sich am Auslass der Düse ausbildet mit geeigneter optischer Messtechnik untersucht werden. Zwei am Institut vorhandene Möglichkeiten sind hierbei die Laser-Doppler-Anemometrie (LDA) und die Particle-Image-Velocimetry (PIV), welche im Rahmen der Abschlussarbeit verwendet werden können.

Aufgabensteller:

Prof. Dr.-Ing. Dimosthenis Trimis