Doktorand:in – Optimierung von Glas-Komposit-Lotwerkstoffen für Hochtemperatur-Elektrolysezellen (w/m/d)

Jobbeschreibung

Forschung für eine Gesell­schaft im Wandel: Das ist unser Antrieb im For­schungs­zen­trum Jülich. Als Mitglied der Helmholtz-Gemein­schaft stellen wir uns großen gesell­schaft­lichen Heraus­forde­rungen unserer Zeit und erfor­schen Optionen für die digi­tali­sierte Gesell­schaft, ein klima­schonendes Energie­system und res­sour­cen­schüt­zendes Wirt­schaften. Arbeiten Sie gemein­sam mit rund 7.500 Kolleg:innen in einem der größten For­schungs­zen­tren Europas und gestalten Sie den Wandel mit uns!

Sie möchten mit Ihren materialwissenschaftlichen Kenntnissen einen wesentlichen Beitrag zur Lösung der großen gesellschaftlichen Herausforderungen, z. B. in den Bereichen Information, Energie und Bioökonomie leisten? Dann sind Sie im Institut für Technologie und Engineering (ITE) genau richtig. Denn hier konzipieren, entwickeln und fertigen wir u. a. wissenschaftlich-technische Geräte, Anlagen und Verfahren, für die es technisch oder kommerziell bislang noch keine Lösung gibt und die auf dem Markt nicht erhältlich sind. Zusammen mit unseren Partnerinstituten innerhalb des Forschungszentrums Jülich wollen wir Impulse setzen. Zum Beispiel tragen wir aktiv dazu bei, Lösungen für energietechnische Fragestellungen zu finden, um die Energiewende erfolgreich mitzugestalten. Dazu gehören auch Hochtemperatur-Elektrolyseure (SOEC) zur Erzeugung von grünem Wasserstoff.

Verstärken Sie unser Institut zum nächst­möglichen Zeitpunkt als

Doktorand:in – Optimierung von Glas-Komposit-Lot­werk­stoffen für Hochtemperatur-Elektrolysezellen (w/m/d)

Wasserstoff wird weltweit als ein essenzieller Baustein für die Transformation zu einem nachhaltigen und treibhausgasneutralen Energiesystem gesehen. Unter den verschiedenen Ansätzen zur Wasser­stoff­erzeugung gilt die Hochtemperatur-Wasserelektrolyse auf Basis der SOEC-Technologie als eine der energie­effizientesten Technologien. Ein wesentlicher Bestandteil eines SOEC-Stacks ist das Dichtungsmaterial, mit dem die Gaszuführungen und Zellen verbunden und abgedichtet sind. Dieses Material muss bei hohen Temperaturen chemisch inert, unter langfristigen Betriebsbedingungen stabil sein und gleich­zeitig einen optimierten Wärmeausdehnungskoeffizienten des keramischen Zellmaterials und des metallischen Gehäuses aufweisen. Glaskeramische Kompositlote sind Stand der Technik und erfüllen die Anforderungen. Während des Elektrolyse-Betriebs der SOC-Stacks wurden Redoxreaktionen beobachtet, bei denen sich elementare Zinktropfen aus dem Dichtungsmaterial bilden. Diese sind nachteilig für die thermomechanische Stabilität und die elektrischen Isolationseigenschaften des Verbundes.

Ziel der Dissertation ist es, ein vertieftes Verständnis für den empirisch beobachteten Reaktions­mechanismus und alternative Dichtungswerkstoffe zu entwickeln. Ihre Aufgaben im Detail:

• Entwicklung eines neuen Dichtungsmaterials, um eine inerte Lotverbindung für den Langzeitbetrieb unter Elektrolysebedingungen zu erreichen
• Durchführung von Experimenten zur Simulation der Betriebsbedingungen und Nachuntersuchungen betriebener SOEC-Stacks zur mechanistischen Aufklärung der beobachteten Redox-Reaktion
• Charakterisierung der grundlegenden thermochemischen und fügetechnischen Eigenschaften des Dichtungsmaterials zur Optimierung der Glasmatrixzusammensetzung
• Schmelzen neuer Glaszusammensetzungen, thermochemische und mikrostrukturelle Analyse der Verbindungen mithilfe von Differenz-Scanning-Kalorimetrie und Rasterelektronenmikroskopie

• Erfolgreich abgeschlossenes Masterstudium im Bereich Materialwissenschaften, Chemieingenieurwesen, Physik oder Chemie bzw. einer vergleichbaren Disziplin
• Erfahrungen oder sehr gute Kenntnisse im Bereich glasiger oder keramischer Werkstoffe (z. B. im Rahmen Ihrer Masterarbeit oder Ihres Studiums)
• Interesse an technologischen Lösungen, die zu einer Dekarbonisierung der Energiewirtschaft beitragen
• Motivation und selbstständiges Arbeiten mit der Fähigkeit, komplexe Sachverhalte zu analysieren und umzusetzen
• Interesse an der Validierung der theoretischen Erkenntnisse durch Experimente
• Hohes Maß an Teamfähigkeit, auch in einem interdisziplinären Team
• Sehr gute Kommunikationsfähigkeit in Wort und Schrift in Deutsch und Englisch

Wir arbeiten an hochaktuellen gesellschaftlich relevanten Themen und bieten Ihnen die Möglichkeit, den Wandel aktiv mitzugestalten! Wir unterstützen Sie in Ihrer Arbeit durch:

• Eine hoch motivierte Arbeitsgruppe sowie ein internationales und interdisziplinäres Arbeitsumfeld in einer der größten Forschungseinrichtungen in Europa
• Hervorragende wissenschaftliche und technische Infrastruktur
• Möglichkeit zur Teilnahme an (internationalen) Konferenzen und Projekttreffen
• Kontinuierliche fachliche Betreuung durch Ihre wissenschaftlichen Betreuer:innen
• Die Möglichkeit zum (orts-)flexiblen Arbeiten, z. B. im Homeoffice
• 30 Tage Urlaub sowie alle Brückentage und zwischen Weihnachten und Neujahr immer dienstfrei
• Weiterentwicklung Ihrer persönlichen Stärken, z. B. durch ein umfangreiches Trainingsangebot; ein strukturiertes Programm mit Weiterbildungs- und Vernetzungsangeboten speziell für Promovierende über JuDocS, das Jülich Center for Doctoral Researchers and Supervisors: fz-juelich.de/en/judocs

Neben spannenden Aufgaben und einem kollegialen Miteinander bieten wir Ihnen noch viel mehr: go.fzj.de/Benefits.

Die Position ist auf drei Jahre befristet. Die Vergütung erfolgt analog der Entgeltgruppe 13 (75 %) des Tarifvertrags für den öffentlichen Dienst (TVöD-Bund) zuzüglich 60 % eines Monatsgehaltes als Sonder­zahlung („Weihnachtsgeld“). Die monatlichen Entgelte in Euro entnehmen Sie bitte der Seite des BMI: go.fzj.de/bmi.tvoed.entgelt.entgelt. Informationen zur Promotion im Forschungszentrum Jülich inklusive der Standorte finden Sie hier: go.fzj.de/Promotion.

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