Wissenschaftliche/r Mitarbeiter/in (w/m/d)

für Brennstoffzellenantriebe für die Luftfahrt

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Peter Jeschke

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+49 241 80-95500

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Name

Stefan Henninger

Anbieter

Lehrstuhl und Institut für Strahlantriebe und Turbomaschinen

Unser Profil

Am IST wird an innovativen Energiewandlungssystemen für Flugzeuge unterschiedlicher Größenklassen geforscht. Zur Erreichung einer klimaneutralen Luftfahrt ist grüner Wasserstoff der bevorzugte Energieträger. Synthetische Kraftstoffe (SAF) auf Kohlenstoffbasis reduzieren die Klimaauswirkungen des Luftverkehrs nur um etwa 60 %. Eine weitere Verringerung ist mittels SAF nicht möglich. Batterieelektrische Antriebe sind aufgrund ihrer geringen Energiedichte nur für kleine Transportleistungen geeignet. Im Gegensatz dazu bietet das Wasserstoffmolekül den höchsten gewichtsbezogenen Energiegehalt im Periodensystem und ist besonders geeignet für Flugzeuge mit vollständig klimaneutralem Brennstoffzellenantrieb.

Eine Herausforderung von Brennstoffzellenantrieben im Vergleich zu konventionellen Antriebstechnologien ist die Kühlung der Brennstoffzelle. Während eine Gasturbine die Abwärme nahezu vollständig über den Abgasstrom ableitet, erfordert eine Brennstoffzelle einen zusätzlichen Wärmetauscher. Aufgrund des Wirkungsgrads der Brennstoffzelle von etwa 50 % muss eine Verlustleistung ähnlich der Antriebsleistung durch Wärmetauscher abgeführt werden. Aufgrund der geringen Temperaturdifferenz zwischen der Umgebung und der Brennstoffzelle im Betrieb sind große Wärmetauscherflächen erforderlich, was einen hohen Widerstand im Flug verursacht und eine optimale Auslegung des Kühlsystems notwendig macht.

Eine weitere Herausforderung für den Einsatz von Wasserstoff-Brennstoffzellen in der Luftfahrt sind die veränderten atmosphärischen Bedingungen. Ein elektrisch unterstützter Turbolader verdichtet die Umgebungsluft auf einen Druck von 1,5-2,5 bar. Hohe Verdichtungsverhältnisse sind aufgrund des niedrigen Umgebungsdrucks in großer Flughöhe erforderlich, was die elektrische Leistung zur Luftverdichtung erhöht und den Systemwirkungsgrad beeinträchtigt. Diese Bedingungen erfordern auch Anpassungen an der Luftkühlung und Befeuchtung. Ein Höhenprüfstand ermöglicht es, Brennstoffzellenantriebe unter simulierten Höhenbedingungen am Boden zu testen, was im Vergleich zur Flugerprobung mehr Instrumentierung und unabhängige Einstellungen der Betriebspunkte ermöglicht.

Für die beiden Forschungsvorhaben „Brennstoffzellenantrieb mit luftfahrtoptimierten Kühlkonzept“ und „Brennstoffzellen-Höhenprüfstand“ suchen wir jeweils Doktorand/innen (w/m/d).

Ihr Profil

Voraussetzung für die Einstellung ist ein abgeschlossenes Hochschulstudium (Master oder vergleichbar) der Fachrichtung Maschinenbau, Luft- und Raumfahrttechnik oder einer vergleichbaren Ingenieursdisziplin.

Wünschenswerte Qualifikationen sind:

  • Gute bis sehr gute Studienleistungen
  • Kenntnisse in der Aero-/Thermodynamik von Turbomaschinen
  • Gute oder sehr gute Deutsch- und Englischkenntnisse in Wort und Schrift

Ihre Aufgaben

Im Projekt „Brennstoffzellenantrieb mit luftfahrtoptimierten Kühlkonzept“ soll die Schlüsseltechnologie für eine luftfahrtoptimierte Kühlung von Brennstoffzellen in Kleinflugzeugen zwischen zwei und 20 Sitzplätzen entwickelt werden. Nach der Definition der Anforderungen an den Antrieb werden die Teilkomponenten des am Institut entwickelten ultraleisen Mantelpropellers, des Brennstoffzellensystems und des innovativen Kühlkonzeptes optimiert. Anschließend werden geeignete Bauteile aus der Automobiltechnik zum Gesamtsystem in einem Tragschrauber integriert und durch bodengebundene Versuche getestet.

Im Projekt „Brennstoffzellen-Höhenprüfstand“ soll ein mobiler Prüfstand zur Erprobung von Wasserstoff-Brennstoffzellen in Luftfahrtanwendungen entwickelt und aufgebaut werden. Hierzu wird zunächst ein ganzheitliches Höhenprüfstandskonzept entwickelt und alle benötigten Einzelkomponenten ausgelegt. Neben der Ausarbeitung der grundsätzlichen Konzeptionierung liegt das Augenmerk hierbei auf den Komponenten Lufterhitzer, Luftkühler, Turbine, Druckkammer und Verdichter. Zudem ist die Regelung des Prüfstandes auszulegen. Die operative Integration bzw. Montage des Brennstoffzellen-Höhenprüfstandes soll in einem mobilen Container erfolgen. Hierzu ist eine detaillierte und gründliche Konstruktion der Infrastruktur erforderlich.

Es ist vorgesehen die Forschungsergebnisse der Vorhaben in Promotionen zu überführen.

Unser Angebot

Die Einstellung erfolgt im Beschäftigtenverhältnis.
Die Stelle ist zum nächstmöglichen Zeitpunkt zu besetzen und befristet auf 4 Jahre.
Die befristete Beschäftigung erfolgt im Rahmen der Befristungsmöglichkeiten des Wissenschaftszeitvertragsgesetzes.
Es handelt sich um eine Vollzeitstelle.
Eine Promotionsmöglichkeit besteht.
Die Eingruppierung richtet sich nach dem TV-L.
Die Stelle ist bewertet mit EG 13 TV-L.

Über uns

Die RWTH ist als familiengerechte Hochschule zertifiziert.
Die RWTH bietet im Rahmen eines Universitären Gesundheitsmanagements eine Vielzahl von Gesundheits-, Beratungs- und Präventionsangeboten (z. B. Hochschulsport) an. Für Tarifbeschäftigte und Beamtinnen und Beamte besteht ein umfangreiches Weiterbildungsangebot und die Möglichkeit, ein Jobticket zu erwerben.
Die Stellenausschreibung richtet sich an alle Geschlechter.
Wir wollen an der RWTH Aachen University besonders die Karrieren von Frauen fördern und freuen uns daher über Bewerberinnen.
Frauen werden bei gleicher Eignung, Befähigung und fachlicher Leistung bevorzugt berücksichtigt, sofern sie in der Organisationseinheit unterrepräsentiert sind und sofern nicht in der Person eines Mitbewerbers liegende Gründe überwiegen.
Bewerbungen geeigneter schwerbehinderter Menschen sind ausdrücklich erwünscht.
Im Sinne der Gleichbehandlung bitten wir Sie, auf ein Bewerbungsfoto zu verzichten.
Informationen zur Erhebung personenbezogener Daten nach Artikeln 13 und 14 Datenschutz-Grundverordnung (DS-GVO) finden Sie unter https://www.rwth-aachen.de/dsgvo-information-bewerbung.

Bewerbung
Nummer:V000006757
Frist:29.02.2024
Postalisch:RWTH Aachen University
Lehrstuhl und Institut für Strahlantriebe und Turbomaschinen
Prof.Dr. Peter Jeschke
Templergraben 55
52062 Aachen
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