Masterthesis / Masterarbeit / Abschlussarbeit / Masterand, Thema: "Entwicklung von Schichtsystemen für Wasserstoffstofftechnologien"

SINGULUS TECHNOLOGIES entwickelt und baut innovative Maschinen und Anlagen für effiziente und ressourcenschonende Produktionsprozesse, die weltweit in den Bereichen Solar, Halbleitertechnik, Medizintechnik, Consumer Goods und Optical Disc eingesetzt werden. Die Kernkompetenzen des Unternehmens beinhalten die verschiedenen Prozesse der Beschichtungstechnik, der Oberflächenbehandlung und Nasschemie sowie thermische Verfahrensprozesse.

Ihre Aufgabe besteht darin, funktionelle Schichtsysteme zu entwickeln, die den Belastungen im Bereich der Brennstoffzellen und Elektrolyseuren standhalten. Katalytische Oberflächen als auch Korrosionsschutzschichten werden dafür entwickelt, Muster abgeschieden und die Auswirkunden der chemischen Belastungen analysiert. 

Nähere Beschreibung:

SINGULUS ist führend für Dünnschicht-Beschichtungsanlagen großflächiger Substrate, damit ideal positioniert für die Massenproduktion von preiswerten Basiselementen für Brennstoffzellen, wie z. B. stählerne Bipolarplatten. Edelstähle sind ohne Zusatzschichten aber kaum geeignet, um der Umgebung in der Zelle standzuhalten. In Elektrolyseuren herrschen höhere elektrische Spannungen, sodass typischerweise Edelmetallbeschichtungen genutzt werden.

Bipolarplatten sind auf einer Seite Anode und auf der anderen Seite Kathode und im Kontakt mit den durchströmenden Medien H₂, O₂ und H₂O. Die Elektroden müssen an den Kontaktpunkten sowohl eine möglichst hohe Stromdichte transportieren als auch der Korrosion, Oxidation und Wasserstoffversprödung standhalten. Zusätzlich gibt es mechanisch und thermisch harsche Umgebungsbedingungen.

Um diese Herausforderung anzugehen, werden Messsysteme aufgebaut, um Korrosion mittels potentiostatischer Messung (=Korrosionsstromdichte) und den elektrischen Kontakt in Abhängigkeit vom Anpressdruck zu messen. Parallel soll mit einer Materialrecherche ein Schichtstapel designt und optimiert werden, z.B. auf Ti- oder Cr-Basis. Dafür stehen verschiedene Abscheidungsmethoden und Dünnschichtanalytik an SINGULUS Anlagen zur Verfügung. Kooperationen mit externen Partnern und Instituten sind Teil der Arbeit, um den gesamten Brennstoffzellen-Stack zu evaluieren.