Masterarbeit: Modellierung und Optimierung von Flow-Elektroden für die Elektrosynthese

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.

Die ausgeschriebene Masterarbeit ist im Bereich Angewandte Elektrochemie in der Arbeitsgruppe Elektrolyse und Elektrosynthese angesiedelt. Hier werden neuartige elektrochemische Technologien entwickelt und vom Forschungsmaßstab in die Anwendung gebracht. Im Mittelpunkt des Projekts steht die eine neue Syntheseroute zur effizienten Herstellung von eFuels aus biogenen Reststoffen. Ein wichtiger Prozessschritt ist dabei die elektrochemische Hydrodimerisierung (EHD).

Damit diese Technologie später auch im industriellen Maßstab eingesetzt werden kann, muss die Reaktion möglichst effizient ablaufen. Dafür kommen neuartige 3D-Flow-Elektroden zum Einsatz. Ihre Geometrie hat einen entscheidenden Einfluss auf die Ausbeute. Genau hier setzt die Masterarbeit an: Wie muss eine Elektrode gestaltet sein, damit sie eine hohe Ausbeute ermöglicht und gleichzeitig einfach herzustellen ist? Mit Simulation und Topologieoptimierung wird dieser Frage nachgegangen und eine neue Elektrodengeometrie entwickelt. So wird aus einer wissenschaftlichen Fragestellung eine konkrete technologische Lösung. Die Ergebnisse können dazu beitragen, einen wichtigen Prozessschritt der eFuel-Herstellung effizienter zu machen und die Technologie ihrem Einsatz in der Praxis ein Stück näherzubringen.

Hier sorgst Du für Veränderung

• Einarbeitung in Grundlagen der Elektrosynthese und deren Modellierung

• Entwicklung eines multiphysikalischen Elektroden Modells in COMSOL, das Strömung, Stofftransport und elektrochemischer Reaktion koppelt

• Kombination des Modells mit Algorithmen zur Topologie-Optimierung in COMSOL

• Durchführen von Simulationen, Parameterstudien und Identifizierung von Designvorschlägen der Elektrodengeometrie unter Berücksichtigung der Herstellungsrestriktionen

• 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 Elektrosynthese, Modellierung und Optimierung sind von Vorteil

• Fähigkeit zu selbstständigem Arbeiten sowie gute analytische und problemlösende Fähigkeiten

• Interesse an Elektrochemie und Mathematik

• Erste Erfahrungen in COMSOL Multiphysics sind von Vorteil

• Englisch und Deutsch Konversationssicher 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 beträgt 39 Stunden. Die Stelle kann auch in Teilzeit besetzt 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: 85447 Bewerbungsfrist: 29.09.2026