Ziel der Arbeit ist eine ökologische und ökonomische Bewertung elektrifizierter Antriebsstrangkonzepte, um auf Basis dieser Modelle Entwicklungsziele abzuleiten.

Im Rahmen dieses Projekts werden wir die Ablagerungsmuster von Nanosuspensionstropfen analysieren und verschiedene Nanosuspensionen sowie Nanopartikelkonzentrationen auf faserbeschichteten Substraten untersuchen. Dies umfasst die Überwachung der Verdunstungskonfiguration der Tropfen über die Zeit sowie die Untersuchung der endgültigen Ablagerung mittels Konfokalmikroskopie.

Das Ziel dieser Arbeit ist es, die Simulation der Verdunstung von Zweikomponentenfilmen unter Verwendung eines bereits bestehenden COMSOL-Modells zu realisieren.

Ziel dieser Arbeit ist es, ein bereits etabliertes analytisches Modell für die Verdunstung eines mit Nanopartikeln beladenen Films weiterzuentwickeln. Dazu sind Kenntnisse im Umgang mit MATLAB erforderlich.

Wildfire is a common natural disaster, which causes huge damage to the environment and humans’ life and properties. To extinguish wildfires and/or minimize its impact, a good prediction of their spreading properties, such as direction and velocity, are crucial. Since wildfire spreading is a very complicated large-scale phenomenon involving complex geometries, flow conditions, and combustion, the investigation of them usually remains at a macro level without digging into the physics of some essential components of the problem.

Therefore, there is a significant gap of fundamental knowledge that hurdles a reliable simulation/forecast of wildfire spreading. To improve our understanding and thus better prediction of wildfire spreading, the fundamental combustion properties of wood, one of the essential components, need to be studied under a well-controlled condition. Under co-flow conditions, where the spreading direction of the wildfire is the same as that of wind, the ignition and combustion of trees occur in a high-temperature and low-oxygen atmosphere.

This project will apply advanced optical techniques, e.g., infrared thermometry, to study the fundamental ignition and combustion properties of woods (in the form of stick) under a representative co-flow condition that can be produced by a laminar flow reactor.

As emission regulations tighten and policies evolve to address global climate change, reducing pollutant and greenhouse gas emissions has become a top priority in combustion research. The advanced combustion concept of matrix-stabilized combustion is essential for achieving low emissions and improved flame stabilization in fuel-lean conditions. Combustion within an inert porous matrix differs significantly from conventional burners that use a free flame. Porous media burners (PMBs) rely on the principle that the solid porous matrix internally recirculates heat from combustion products back to the reactants. This internal heat recirculation in PMBs lowers the lean flammability limit of fuel-air mixtures, enabling lower emissions, reduced thermal stresses due to lower flame temperatures, and complete fuel conversion through lean combustion. However, stabilizing these flames within the porous matrix poses challenges due to the complex thermophysical, transport, and heat-transfer processes involved.

The objective of this project is to install a well-designed PMB in the RSM laboratories and perform the first experimental investigation using different pore structures and fuel mixtures.

As the push for sustainable energy solutions intensifies, the combustion of biomass solid fuels in ammonia (NH3)-enriched atmospheres presents a promising path forward. This approach not only leverages renewable biomass resources but also explores the potential of ammonia as a carbon-free hydrogen carrier and fuel. To deepen our understanding of the combustion dynamics and emission characteristics under these conditions, we propose the development of a novel laminar flow reactor specifically designed for optical measurements of biomass solid fuel flames in an NH3-enriched atmosphere.

As global climate policies become increasingly stringent, reducing pollutant and greenhouse gas emissions has become a paramount objective in combustion research. Hydrogen-powered combustors promise to reduce pollutant emissions, particularly NOx, while enhancing efficiency and performance under extreme conditions. However, harnessing hydrogen's potential requires overcoming significant technical challenges, particularly in designing combustors that can operate under extreme conditions while minimizing emissions. A better fundamental understanding of hydrogen combustion requires urgently experimental research efforts. This project focuses on developing a lab-scale hydrogen-powered combustor capable of operating under high-temperature, high-pressure, and high-turbulence conditions.

From organic waste to green maritime and aviation fuels.

The aviation and shipping transportation sectors are difficult to electrify. Biofuels with negative CO2 emissions can make a significant contribution to the sustainability of these sectors. This is being investigated at EST in the CARBIOW research project by converting biomass residues into synthesis gas in a fluidized bed and then into biofuels. The fluidized bed is to be operated on a 1 MW pilot scale with pure oxygen and steam and investigated in advance using process simulations. Analysis of the feedstock will help to understand the underlying reactions and kinetics taking place during the gasification process.

Die thermochemische Umwandlung von Ersatzbrennstoffen durch Verbrennung oder Vergasung ist eine effiziente und fortgeschrittene Technologie. Die dabei freigesetzte Energie kann in verschiedenen Prozessen zur Anwendung kommen, wie z.B. im Kombiprozess mit integrierter Vergasung, in der Treibstoffherstellung sowie im Dampfprozess. Eine Möglichkeit zur Konversion der Abfalleinsatzstoffe ist der Einsatz von Wir-belschichtreaktoren, welche am Institut für Energiesysteme im vorindustriellen Maßstab untersucht wird. Trotz der im Vergleich zu anderen Verbrennungstechniken sehr guten Möglichkeit die sich aus dem Ersatzbrennstoff bildenden Schadstoffe während der Verbrennung zu reduzieren sowie diese in fester Form einzubinden, ist die zusätzliche Abscheidung in nachgeschalteten Reinigungsanlagen ein sowohl wissenschaftlich, als auch betriebswirtschaftlich interessantes Verfahren zur weiteren Reduktion der Schadstoffemissionen. Hierfür wurden im Versuchsbetrieb mehrere Additive untersucht, in-dem unterschiedliche Mengen in unterschiedlichen Zeitabständen in die nachgeschaltete Rauchgasreinigungsanlage (CFB Scrubber) gegeben wurden.

Erforsche mit uns neue Konstruktionsmethoden!

Shared test platforms can realize multi-functionality investigations at the early stage of the vehicle powertrain development.

At IMS, the CONNECT (powertrain test bench) and Driveception (driving simulator) are integrated for a distributed measurement of powertrain dynamics and their impact on subjective perception during the launch process. The student work will be focused on the realization of the test bench networking and its real-time performance for the launch process study.

Ongoing research at the Institute for Paper Technology of the Technische Universität Darmstadt is focused on the application of image analysis for the quantification of buckling patterns. The value of precise image analysis is recognized and expected to lead to a significant enhancement in predictive assessment. However, innovative approaches and fresh perspectives are still important in this evolving field.

Die Transportsektoren Luft- und Schifffahrt sind schwierig zu elektrifizieren. Biofuels mit negativen CO2-Emissionen können einen erheblichen Beitrag zur Nachhaltigkeit dieser Sektoren leisten. Das wird am EST im Forschungsprojekt CARBIOW untersucht, indem Reststoffe aus Biomasse in einer Wirbelschicht zu Synthesegas und danach zu Biofuels umgewandelt werden. Die Wirbelschicht soll im 1 MW Pilot-Maßstab mit reinem Sauerstoff und Dampf betrieben und vorher mithilfe Prozesssimulationen untersucht werden.

Im Rahmen dieser Arbeit soll eine vorhandene Hardwarelösung weiterentwickelt und vervielfältigt werden, um eine Validierung von verteilten Regelungskonzepten zu ermöglichen. Denkbar ist dabei u.a., die Entwicklung einer maßgeschneiderten Platine (PCB) im Gegensatz zur Verwendung von elektronischen Einzelkomponenten. Die grundsätzliche Funktion der Infrastruktur soll schließlich durch das Festsetzen von Stellwerten und dem Auslesen von Messwerten der Agenten über einen zentralen Rechner demonstriert werden, wofür auf bereits vorhandene Software zurückgegriffen werden kann.

Im transdisziplinären Forschungsverbund Clean Circles wird ein innovativer kohlenstofffreier Energie-Stoffkreislauf untersucht. Hierbei wird elektrische Energie aus erneuerbaren Quellen in Eisen eingespeichert, welche über thermochemische Oxidation ausgespeichert und in thermischen Kraftwerken rückverstromt werden kann. Hierfür ist es notwendig ein tiefgehendes Verständnis der Oxidationsprozesse der Eisenpartikel zu haben. Laminare Eisenstaubflammen erlauben es in simplen Strömungsfeldern Reaktions- und Transportphänomene einer Partikeldispersion zu untersuchen, womit wertvolles Wissen für die Kraftwerksauslegung gewonnen werden kann.

Zur Erzeugung einer homogenen Partikeldispersion ist ein sogenannter Seeder unerlässlich. Am Institut ist bereits ein elektrostatischer Seeder vorhanden. Für die genaue Charakterisierung des Betriebes ist es erforderlich, die Eisenpartikelbeladung in der Strömung zu messen zu messen. In dieser Bachelorarbeit soll daher die Entwicklung und Evaluation eines Messaufbaus für Eisenpartikelbeladung im Fokus stehen.

Durch Partikel im Fördermedium tritt in Schraubenspindelpumpen hoher Verschleiß auf. Um die Pumpen auf die Anwendungen auslegen zu können, benötigen die Hersteller Modelle zur Beschreibung des Verschleißverhaltens und Konstruktionsrichtlinien. Die ausgeschrieben Arbeiten dienen der Entwicklung eines Prüffeldes, das die anwendungsnahe Untersuchung der Pumpen im Betrieb mit Partikeln erlaubt.

Der Ottomotor ist Teil moderner Mobilitätskonzepte. Immer stringentere Anforderungen in Hinsicht auf Verbrauch und Schadstoffemissionen, sowie der zukünftige Einsatz von eFuels, machen die Optimierung von Ottomotoren zunehmende komplexer. Um diese Herausforderung zu meistern hat sich die Strömungssimulation (engl. Computational Fluid Dynamics – CFD) als ein probates Werkzeug erwiesen.

Mit 0D-Prozessmodellen sind Simulationen komplexer vernetzter Systeme in kürzester Zeit möglich. Anlagen zur Vergasung von Reststoffen können einen wertvollen Beitrag für eine zero-emission society sein, die vollständige Abbildung solcher Systeme sind allerdings höchst komplex. Durch ein bestehendes Tool am EST ist es möglich, diese Systeme zu analysieren und Stoff- und Energiebilanzen zu erstellen. Das Potential dieses Tools soll durch die Erweiterung und Bewertung verschiedener Features ausgedehnt werden.

Die Wirbelschichtvergasung fester Brennstoffe wird seit über 100 Jahren genutzt, um Synthesegas zu erzeugen. Mit dieser Technologie ist es möglich, den Kohlenstoff aus Hausmüll vollständig im Kreislauf zu halten (Chemical Recycling) und aus biogenen Reststoffen grünes Kerosin für CO2-freies Fliegen bereitzustellen.

At the Institute for Energy Systems and Technology (EST), a promising CO2 capture process, the Indirectly Heated Carbonate Looping (IHCaL), is being developed for integration into lime and cement plants, to reduce the associated CO2 emissions. In order to deploy this technology, the efficient heat recovery of the high temperature flue gases by combustion air preheating is required.

At the Institute for Energy Systems and Technology (EST), a promising CO2 capture process, the Indirectly Heated Carbonate Looping (IHCaL), is being developed for integration into lime and cement plants, to reduce the associated CO2 emissions. Combining IHCaL with other capture methods, such as absorption with monoethanolamine (MEA), could further reduce the specific energy consumption (SPECCA) and the cost of the entire system. Some hybrid solutions have been proposed, but a process optimization considering techno-economics is still required to assess the potential.

In dieser Arbeit soll untersucht werden, in welchem Rahmen sich unterschiedliche Materialeigenschaften, insbesondere Elastizitätsmoduli, durch Graustufen-MSLA erzeugen lassen, wie zuverlässig diese reproduziert werden können, und welchen Einfluss die Grauwerte und deren Variation auf die Qualität des 3D-Drucks, z.B. minimale Strukturgrößen, haben. Anhand dieser Erkenntnisse soll der Graustufen-MSLA-Druck dann angewandt werden, um funktional gradierte 3D-Gitterstrukturen mit spezifischen mechanischen Eigenschaften zu entwerfen.

Die Forschungsarbeiten zum Thema „Wirkungsgradaufwertung“ am Institut für Fluidsystemtechnik haben das Ziel eine neue universell einsetzbare Aufwertungsformel für axiale und radiale Ventilatoren zu entwickeln. Um die Einflussparameter Reynolds‐ und Machzahl separat zu untersuchen sind Prüfstandsmessungen in einer Druckkammer geplant, für die ein neuer Axialventilatorprüfstand aufgebaut werden soll.

Neben den konkret ausgeschriebenen Arbeiten bieten wir stets eine Vielzahl weiterer Themen für studentische Arbeiten an. Mögliche Themen versuchen wir dabei im persönlichen Gespräch auf die Interessen der Bearbeiter abzustimmen.

Sprechen Sie uns bei Interesse direkt an.