Vacancy No. 03-2021

Promotion zum Thema: Zeit- und ortsaufgelöste operando Analyse der Methanisierungsreaktion unter Berücksichtigung der Katalysatordesaktivierung und dynamischer Betriebsbedingungen

Fachrichtung Chemieingenieurwesen, Verfahrenstechnik oder Maschinenbau

Job description

Im Kontext der Energiewende sind Power-to-X Prozesse eine vielversprechende Option um die fluktuierend bereitstehenden erneuerbaren Energien in chemischen Energieträgern zu speichern, transportieren und stofflich nutzbar zu machen. Diese zeitliche Unstetigkeit setzt sich dabei jedoch über die Wasserelektrolyse fort bis zu den nachgelagerten Konversionsprozessen, bei denen der gewonnene Wasserstoff mit z.B. CO2 in flüssige oder gasförmige Kohlenwasserstoffe umgewandelt werden kann. Diese Fluktuation stellt die Prozess- und Reaktionstechnik daher vor gänzlich neue Herausforderungen. Um die Stoffwandlungsprozesse ökonomisch und ökologisch sinnvoll gestalten zu können ist eine exakte Beschreibung der beteiligten chemischen Reaktionen auch unter den dynamischen und gegebenenfalls desaktivierenden Betriebsbedingungen elementar. In der gängigen Literatur wird bis dato meist auf stationäre Kinetiken zurückgegriffen, was das jeweils betrachtete Reaktionssystem zwar qualitativ zu beschreiben vermag, quantitative, übertragbare und prädiktive Ergebnisse jedoch aufgrund fehlender physikalisch-chemischer Grundlagen nicht zulässt.

Die ausgeschriebene Promotionsstelle ist in einem Gemeinschaftsprojekt zwischen dem Institut für Mikroverfahrenstechnik (IMVT) am KIT und der Universität Erlangen-Nürnberg verortet. Das Forschungsprojekt setzt genau an o.g. Punkt an: es zielt darauf ab, die CO2 Methanisierung unter dynamischen Bedingungen in einem Modellreaktor mittels zeit- und ortsaufgelöster operando Analysemethoden zu untersuchen und über kinetische Modelle auch im transienten Betrieb beschreibbar zu machen. Konkret sind Sie im Rahmen der ausgeschriebenen Promotionsarbeit am IMVT betraut mit der der Finalisierung des Versuchsanlagenaufbaus und der Analytik sowie dem Betrieb des Modellreaktors, mit dem es möglich ist entlang der Reaktorachse über Zapfstellen die Gasphasenzusammensetzung und damit den Reaktionsfortschritt zu analysieren (Gaschromatographie) und simultan die adsorbierten Spezies auf der Katalysatoroberfläche zu identifizieren (insbes. DRIFT-Spektroskopie). Der Katalysator wird dabei in Form von beschichteten Mikrokanälen in den Reaktor integriert, um einerseits wohldefinierte Verhältnisse zu ermöglichen und andererseits um mittels ex-situ Analysen die Veränderungen des Katalysators zu bestimmen. In diesem Kontext werden Sie auch in der Katalysatorschichtpräparation mittels Siebdruckverfahren sowie der Katalysatorcharakterisierung tätig sein. Die gewonnenen Daten aus dem stationären und instationären Betrieb des Modellreaktors werden dann vom Projektpartner genutzt, um ausgehend vom stationären Betrieb unter idealen Reaktionsbedingungen schrittweise ein kinetisches Modell zu entwickeln, das ein tiefergehendes Verständnis für die Vorgänge auf Katalysator- und Reaktorebene auch im dynamischen Betrieb erlaubt, was wiederum am IMVT zu validieren ist.

Personal qualification

Sie verfügen über ein abgeschlossenes Hochschulstudium (Diplom (Uni)/Master) der Fachrichtung Chemieingenieurwesen, Verfahrenstechnik oder Maschinenbau, idealerweise mit Erfahrungen im Bereich der reaktionstechnischen Modellierung und heterogenen Katalyse und den dabei typischerweise angewendeten Methoden der Gasanalyse (insbesondere GC) und Katalysatorcharakterisierung (z.B. XRD, TPR). Erfahrungen mit dem Betrieb von Versuchsanlagen und deren Steuerung sowie im Bereich spektroskopischer Messverfahren (IR, Raman) sind erwünscht.

Organizational unit

Institute for Micro Process Engineering (IMVT)

Starting date

sofort

Vertragsdauer

befristet auf 3 Jahre

Bewerbungsfrist bis

14.03.2021

Fachliche/r Ansprechpartner/in

Fachliche Auskünfte erteilt Ihnen gerne Frau Dr. Haas-Santo, Tel. 0721 608-26655 .

Application

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Personnel support is provided by 

Mr Gehringer
phone: +49 721 608-25004,

Hermann-von-Helmholtz-Platz 1, 76344 Eggenstein-Leopoldshafen, Germany

Recognized severely disabled persons will be preferred if they are equally qualified.