Konzeption und Konstruktion eines parallelen SOFC-Stacks mit vermehrtem Keramikanteil

Masterarbeit aus dem Jahr 2013 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Energietechnik, Note: 1,3, Technische Universität Clausthal (Institut für Schweißtechnik und Trennende Fertigungsverfahren (ISAF)), Veranstaltung: Masterarbeit, Sprache: Deutsch, Abstract: Als eine vielversprechende Technologie zur Stromerzeugung wird die Entwicklung von Brennstoffzellen vorangetrieben. Der höhere Wirkungsgrad gegenüber herkömmlichen Techniken basiert auf der direkten Umwandlung des Brennstoffes in elektrische Energie. Kernstück einer SOFC (Solid Oxide Fuel Cell, dt.: Festoxid-Brennstoffzelle) ist eine keramische MEA (Membrane Electrode Assembly, dt.: Elektrode-Membran-Einheit), auf der die Funktionsschichten (Kathode und Anode) aufgebracht sind. Diese wird mit einem keramischen Rahmen durch geeignete Lötverfahren gefügt und in die übrigen Komponenten des SOFC-Stacks eingebunden. Der aufgebaute Stack wird nachfolgend in einem vorhandenen Teststand insbesondere im Hinblick auf die Vorzüge des parallelen Aufbaus charakterisiert. Basierend auf bereits durchgeführten Vorarbeiten zu dem Projekt soll ein Gesamtkonzept zum Aufbau eines Stacks mit paralleler Systemarchitektur weiterentwickelt und detailliert werden. Dabei ist die fertigungsgerechte Gestaltung aller Bauteile - insbesondere der keramischen Komponenten - in Bezug auf die hohe Betriebstemperatur (850 °C) einer SOFC zu berücksichtigen. Die Gestaltung des Flowfields, der Gasführungs- und Kontaktierungsbleche geschieht in enger Absprache mit Projektpartnern, die diese Bauteile durch CFD (Computational Fluid Dynamics, dt.: Numerische Strömungsmechanik)-Simulationen hinsichtlich der Fluiddynamik optimieren. Neben den Werkstoffen der Hauptkomponenten ist eine zusätzliche Materialauswahl zum Verspannen und Abdichten des Stacks zu treffen. Dabei sind die durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten bedingten Spannungen und Formänderungen zu berücksichtigen. Zur Anbindung des Stacks an einen vorhandenen Teststand sind alle Gasversorgungsrohre sowie Leitungen für die Stromabnahme und Messtechnik an diesen anzupassen. Ausgehend von einer umfangreichen Patent- und Literaturrecherche sollen die Besonderheiten beim Betrieb einer SOFC auf die Konstruktion und die eingesetzten Werkstoffe übertragen werden. Auf Basis dieser Informationen sollen verschiedene Lösungskonzepte erarbeitet und anschließend Vorzugslösungen ausgewählt werden. Diese soll anschließend in dem 3D-CAD (dreidimensionales 'Computer-Aided Design', dt.: Rechnerunterstütztes Konstruieren)-System 'Autodesk Inventor' konstruktiv umgesetzt werden.

Dr. Marvin Hecht ist Beamter in einer Bundesbehörde und verfügt über fundierte mehrjährige Erfahrung in der öffentlichen Verwaltung. Seine berufliche Laufbahn begann an der Hochschule und führte ihn über Stationen als Doktorand und Postdoc. Besonders prägend waren seine Lehrtätigkeiten an einer Techniker- und Ingenieurfachschule. Neben seiner Tätigkeit publiziert Dr. Hecht regelmäßig und engagiert sich freiwillig als Mentor für den akademischen Nachwuchs sowie als Gutachter in verschiedenen Gremien. Er studierte Wirtschaftsingenieurwesen an der Technischen Universität Clausthal und promovierte dort im Maschinenbau. Zusätzlich schloss er ein Ergänzungsstudium für Recht/Verwaltung und Führung/Wirtschaftlichkeit an der Deutschen Universität für Verwaltungswissenschaften Speyer ab. Dr. Hecht ist zertifiziert in Hochschuldidaktik, interkultureller Kompetenz sowie überfachlichen Kernkompetenzen wie wissenschaftlichem Arbeiten, Persönlichkeits- und Karriereentwicklung. Zudem absolvierte er eine wissenschaftliche Weiterbildung in künstlicher Intelligenz an der Helmut-Schmidt-Universität/Universität der Bundeswehr Hamburg. Dr. Hecht war Gründer und langjähriger Inhaber eines erfolgreichen Umzugsunternehmens, welches bis heute in Familienhand weitergeführt wird, und ist dort weiterhin Generalbevollmächtigter. Nach seiner Zeit in der Wissenschaft war er zunächst als Leitender Ingenieur bei der Bundeswehr tätig und arbeitet nun im Bundesministerium der Verteidigung. Er ist außerdem freiberuflicher Dozent, privater Investor und engagiert sich ehrenamtlich als Richter in der Jugendschöffengerichtsbarkeit am Landgericht Braunschweig.