Entwicklung einer Hochstromquelle für PEM-Zellen

Allgemeines zum Projekt

Projekttitel: Entwicklung einer Hochstromquelle für PEM-Zellen

Betreuer: Prof. Dr. Marco Jung, Debraj Gosh, Moritz Mondre

E-Mail: marco.jung@h-brs.de, debraj.gosh@h-brs.de, moritz.mondre@h-brs.de 

Anzahl Plätze: 1

Start: Wintersemester 2025/2026

Studiengänge:

• Elektrotechnik Schwerpunkt Elektrotechnische Systementwicklung
• Maschinenbau Schwerpunkt Mechatronik
• Nachhaltige Ingenieurwissenschaften

Kurzbeschreibung

Im Rahmen des Forschungsprojekts HyLeiT wurde ein Prüfstand zur Untersuchung von Protonenaustauschmembran-(PEM)-Zellen für die Wasserelektrolyse entwickelt. Dieser soll um eine Hochstromquelle erweitert werden, die Ströme bis zu 1000 A bereitstellen kann. Ziel ist die Entwicklung einer solchen Hochstromquelle – von der Simulation über den Hardwareaufbau bis hin zur Software- und Regelungsentwicklung sowie der vollständigen Integration in den Prüfstand. Die Arbeit kann in aufeinanderfolgende Masterprojekten und einer Masterarbeit unterteilt werden:

Masterprojekt 1 – Simulation und Hardwareentwicklung

• Auslegung und Untersuchung geeigneter leistungselektronischer Topologien (z. B. AC-DC-, DC-DC-Wandler)
• Simulation der elektrischen und thermischen Eigenschaften mit Tools wie PLECS oder LTspice
• Umsetzung der Simulationsergebnisse in einen Hardwareprototypen
• Aufbau, Inbetriebnahme und erste Funktionstests der Hochstromquelle

Masterprojekt 2 – Software- und Regelungsentwicklung

• Entwicklung geeigneter Regelungs- und Steuerungskonzepte für die Hochstromquelle
• Implementierung von Schutz- und Sicherheitsmechanismen
• Vorbereitung der Schnittstellen für die Integration in den Prüfstand
• Verbindung von Hardware und Software zu einem funktionsfähigen Gesamtsystem
• Integration der Hochstromquelle in den bestehenden PEM-Prüfstand
• Validierung im praktischen Betrieb mit PEM-Zellen

Masterarbeit – Gesamtintegration und Implementierung

Die Arbeiten bieten die Möglichkeit, praxisnah an einem hochaktuellen Thema im Bereich der Leistungselektronik und Wasserstofftechnologien mitzuwirken. Studierende erwerben dabei vertiefte Kenntnisse in Simulation, Hardwaredesign, Softwareentwicklung und Systemintegration.

Voraussetzungen:

• Kenntnisse in Leistungselektronik, elektrischer Energietechnik und/oder Regelungstechnik
• Erfahrung mit Schaltungssimulation (z. B. PLECS, LTspice) wünschenswert
• Interesse an Wasserstofftechnologien und erneuerbaren Energiesystemen
• Selbstständige und strukturierte Arbeitsweise