Experimentelle und numerische Untersuchungen der Stabilitätsgrenzen von Wasserstoff-Methan-Flammen unter Druck

Forschungsthema/Bereich

Wasserstoffverbrennung

Typ der Abschlussarbeit

Bachelor / Master

Startzeitpunkt

-

Bewerbungsschluss

30.04.2026

Dauer der Arbeit

3-6 Monate

Beschreibung

Motivation
Turbinen spielen aufgrund ihrer hohen Leistungsdichte eine zentrale Rolle in der Stromversorgung und bleiben auch im Zuge der Dekarbonisierung des Energiesektors unverzichtbar. Um CO2-Emissionen nachhaltig zu senken, wird der Einsatz von Wasserstoff oder Wasserstoff-Methan-Gemischen als klimaneutrale Alternative zum fossilen Erdgas angestrebt.

Die Entwicklung wasserstoffbasierter Turbinen wird jedoch durch Wissenslücken erschwert, insbesondere hinsichtlich des Flammenverhaltens von Wasserstoff unter erhöhtem Druck. Für ein besseres Verständnis der Flammenchemie und Stabilitätsgrenzen wasserstoffreicher Flammen sind daher gezielte Grundlagenexperimente unter kontrollierten Bedingungen erforderlich. Gegenstrombrenner ermöglichen dabei die Untersuchung laminarer, gestreckter Flammen und liefern eine wertvolle Grundlage zur Validierung reaktionskinetischer Modelle.

Aufgabenstellung
Im Rahmen der Arbeit soll die Stabilität von Wasserstoff und Wasserstoff-Methan-Flammen bei Drücken bis zu 10 bar untersucht werden. Die Versuche werden an einem Gegenstrombrenner durchgeführt, der als Modellbrenner eine gezielte Einstellung der Verweilzeit der Reaktanden ermöglicht. Durch eine schrittweise Erhöhung der Einlassgeschwindigkeit kann die minimale Verweilzeit für eine stabil brennende Flamme bestimmt werden. Dieser Wert entspricht der Extinktionsstreckungsrate und stellt eine zentrale Kenngröße zur Beschreibung der Flammenstabilität dar. Auf Grundlage der experimentell gewonnenen Daten sollen anschließend verschiedene Reaktionsmechanismen für Wasserstoff und Wasserstoff-Methan-Gemische im Rahmen einer numerischen Studie untersucht und bewertet werden.

Voraussetzung

Voraussetzungen an Studierende

• Studierende des Chemieingenieurwesens/Verfahrenstechnik (o.ä.)
• Freude an verfahrenstechnischen Fragestellungen im Bereich der Energiekonversion
• Vorliebe für experimentelle Arbeit
• Kenntnisse der Strömungsmechanik und Reaktionstechnik sind von Vorteil, jedoch keine Voraussetzung

Studiengangsbereiche

• Ingenieurwissenschaften
  Chemieingenieurwesen & Verfahrenstechnik
  Maschinenbau

Betreuung

Titel, Vorname, Name

M.Sc. Hanna Hülsmann

Organisationseinheit

Karlsruher Institut für Technologie

E-Mail Adresse

hanna.huelsmann@kit.edu

Link zur eigenen Homepage/Personenseite

Website

Bewerbung per E-Mail

Bewerbungsunterlagen

• Lebenslauf
• Notenauszug

E-Mail Adresse für die Bewerbung
Senden Sie die oben genannten Bewerbungsunterlagen bitte per Mail an hanna.huelsmann@kit.edu


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