Masterarbeit: Degradationsprognose und digitaler Zwilling für alkalische Wasserelektrolyse

Das Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT zählt zu den ältesten und größten Instituten der Fraunhofer-Gesellschaft. Mit vielfältigen Kompetenzen in Kunststofftechnologie, chemischen Prozessen, Explosivstofftechnik und Sicherheitsforschung sowie Energie- und Antriebssystemen entwickeln wir anwendungsorientierte Lösungen für anspruchsvolle technologische Fragestellungen. Unsere Forschung reicht von Leichtbau und umweltfreundlicher Chemie über Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt bis hin zu Sicherheits- und Verteidigungsanwendungen sowie Recycling- und Nachhaltigkeitskonzepten. Dabei verbinden wir wissenschaftliche Expertise, moderne Infrastruktur und unmittelbare Praxisnähe.

Wasserstoff aus erneuerbaren Energien zu erzeugen, erfordert leistungsfähige und langlebige Elektrolyseure. Eine zentrale Herausforderung ist dabei die Degradation der eingesetzten Komponenten: Mit zunehmender Betriebsdauer verändert sich die elektrochemische Leistung und damit auch das Verhalten des gesamten Elektrolyse-Stacks. Im Rahmen dieser Masterarbeit untersuchen Sie die Degradation alkalischer Wasserelektrolyseure (AWE) mit neuartigen mesoporösen, Nickel-basierten Elektroden. Dafür verbinden Sie experimentelle Betriebsdaten mit physikbasierten Degradationsmodellen und dynamischen Systemsimulationen.Ziel ist die Entwicklung eines digitalen Zwillings auf Stack-Ebene, mit dem sich die Leistungsentwicklung und das Degradationsverhalten von AWE-Stacks unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen abbilden und langfristig prognostizieren lassen.

Hier sorgst Du für Veränderung

• Einarbeitung in Grundlagen der Elektrolyse und deren Modellierung
• Entwicklung eines zweistufigen Modellierungs-Workflows, der Einzelzell-Degradation und Stack-Verhalten miteinander verknüpft
• Aufbau, Implementierung und Validierung eines Spannungsdegradationsmodells in Python
• Identifikation und zeitliche Modellierung effektiver Degradationsparameter
• Validierung des Modells mit experimentellen AWE-Daten sowie synthetischen Langzeitdatensätzen
• Integration der Degradationsmodelle in ein bestehendes dynamisches AWE-Systemmodell in Modelica
• Untersuchung des Stack- und Systemverhaltens unter dynamischen und fluktuierenden Lastbedingungen.
• Analyse, Interpretation und Dokumentation der Ergebnisse

Hiermit bringst Du Dich ein

• Masterstudium im Bereich (Chemie-) Ingenieurwissenschaften, Physik, Informatik, Computational Science oder einer vergleichbaren Fachrichtung
• Grundkenntnisse in Elektrochemie, Modellierung und sind von Vorteil
• Interesse an Datenanalyse und wissenschaftlichem Programmieren mit Python sowie an der Simulation mit Modelica
• Fähigkeit zu selbstständigem Arbeiten sowie gute analytische und problemlösende Fähigkeiten
• Gute Englisch- und Deutschkenntnisse in Wort und Schrift

Was wir für Dich bereithalten

Wir wertschätzen und fördern die Vielfalt der Kompetenzen unserer Mitarbeitenden und begrüßen daher alle Bewerbungen – unabhängig von Alter, Geschlecht, Nationalität, ethnischer und sozialer Herkunft, Religion, Weltanschauung, Behinderung sowie sexueller Orientierung und Identität. Schwerbehinderte Menschen werden bei gleicher Eignung bevorzugt eingestellt. Unsere Aufgaben sind vielfältig und anpassbar – für Bewerber*innen mit Behinderung finden wir gemeinsam Lösungen, die ihre Fähigkeiten optimal fördern.

Die wöchentliche Arbeitszeit bis zu 20 Stunden in der Woche und kann individuell vereinbart werden.

Arbeitsort: Pfinztal bei Karlsruhe

Mit ihrer Fokussierung auf zukunftsrelevante Schlüsseltechnologien sowie auf die Verwertung der Ergebnisse in Wirtschaft und Industrie spielt die Fraunhofer-Gesellschaft eine zentrale Rolle im Innovationsprozess. Als Wegweiser und Impulsgeber für innovative Entwicklungen und wissenschaftliche Exzellenz wirkt sie mit an der Gestaltung unserer Gesellschaft und unserer Zukunft.

Bereit für Veränderung? Dann bewirb Dich jetzt, und mach einen Unterschied! Nach Eingang Deiner Online-Bewerbung erhältst Du eine automatische Empfangsbestätigung. Dann melden wir uns schnellstmöglich und sagen Dir, wie es weitergeht.

Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT

www.ict.fraunhofer.de

Kennziffer: 85500 Bewerbungsfrist: 01.10.2026