Curriculum

Das Studium umfasst 9 Module: Physik, Chemie und Thermodynamik des Wasserstoffs, Wasserstofferzeugung, Energiewirtschaft, Speicherung und Transport von Wasserstoff, Wasserstoff zum Antrieb von Automobilen, Brennstoffzellen, Sicherheitsaspekte des Wasserstoffs / Kernfusion, Wasserstoff in Luft-, Raum- und Schifffahrt, Nationale und internationale Aktivitäten, Politik.

Modul 1: Physik, Chemie und Thermodynamik des Wasserstoffs

Physik und Chemie des Wasserstoffs

• Eigenschaften von Atom und Molekül
• Absorptionsspektrum
• Verhalten in Festkörpern und Flüssigkeiten
• Ortho- und Para-Wasserstoff
• Grundlagen von Detektoren

Thermodynamik der Wasserstoffreaktionen

• Absolute Entropie und Enthalpie
• Reaktionen mit Sauerstoff
• Heizwert, Brennwert, Exergie
• Bezugsgrößen für Wirkungsgrade von Verbrennungsmotoren, Brennstoffzellen, Elektrolyseuren und Hydrolyse
• Definition von Wirkungsgraden
• Wirkungsgradketten

Prozesse und Apparat

• Zustandsgrößen (Stoffdatenprogramm)
• Transporteigenschaften
• Zustandsänderungen
• Kreisprozesse
• Kompressor- und Wärmeübertrager-Auslegung

Modul 2: Wasserstofferzeugung

Wasserstoffgewinnung aus fossilen und nachwachsenden Rohstoffen und mikrobielle Produktion

• Derzeitige Nutzung des Wasserstoffs in der Industrie
• Mikrobielle Produktion von Wasserstoff

Elektrolyse

• Grundlagen der Elektrolyse
• Bauarten von Elektrolyseuren
• Kommerzielle Produkte
• Abschaltfeste Groß-Elektrolyseure zur H2-Erzeugung mit Lastkompensation der Kraftwerksregelung
• Entwicklungstendenzen

Wasserstoff aus Solar- und Windenergie

• Solarenergieanlagen
• Wasserstoffgewinnung aus Solaranlagen
• Windkraftanlagen
• Wasserstofferzeugung aus Windkraftanlagen
• Potential und Kosten

Thermochemische Produktion von Wasserstoff

• Grundlagen der Spaltung von Wasser bei hohen Temperaturen
• Wasserstoffbildung als unerwünschtes Phänomen in Kernkraftwerken
• Wasserstofferzeugung in künftigen Kernenergieanlagen

Modul 3: Energiewirtschaft

Energiewirtschaft ohne Wasserstoff

• Übersicht über derzeitige Energiewirtschaft
• Reichweite der fossilen Brennstoffe
• Die Rolle der Elektrizität als Energieträger
• Der Einfluß der Politik auf die Energiewirtschaft und die Preise

Elektrolyse

• Produktionsmengen, Nutzung
• Verteilwege, Kosten und Preise
• Wünschbarkeit bzw. Notwendigkeit eines Beitrags des Wasserstoffs zur Energiewirtschaft
• Notwendige politische, industrielle und finanzielle Weichenstellungen
• Roadmaps

Zukünftige Herstell- und Verteilkosten

• Zukünftige Herstellkosten aus Kohlenwasserstoffen
• Herstellkosten aus Sonnen- und Windenergie
• Herstellkosten aus Kernreaktoren
• Kosten der Verteilung und Lagerung

Modul 4: Speicherung und Transport von Wasserstoff

Druckwasserstoff

• Kompressoren für Wasserstoff
• Druckspeicher
• Verfahren zur Herstellung von Druckspeichern
• Pipelines
• Umfüllprozesse, Tanken von Druckwasserstoff

Flüssiger Wasserstoff

• Thermodynamik der Verflüssigung
• Prozesse zur Verflüssigung
• Lagerung von flüssigem Wasserstoff
• Transport von flüssigem Wasserstoff
• Tanken von flüssigem Wasserstoff

Wasserstoff in Metallen

• Speicherfähigkeit und Beweglichkeit, Unterschied zwischen den Metallen
• Einfluß auf die mechanischen Eigenschaften von Konstruktionswerkstoffen
• Einfluß auf die optischen Eigenschaften
• Sensoren

Metallhydridspeicher

• Speicherfähigkeit
• Beladung und Entladung

Adsorption

• Speicherung in Kohlenstoff
• Speicherung in Molekularsieben

Modul 5: Wasserstoff zum Antrieb von Automobilen

Wasserstoff Verbrennungsmotor

• Typen von Verbrennungsmotoren
• Brennstoffzellen für den mobilen Einsatz
• PEM mit hoher Leistungsdichte und Kaltstartfähigkeit
• Komponenten (Membran, Bipolarplatte, ...)
• Peripherie (Luftversorgung, Kühlung, ...)
• Brennstoffzellen für den portablen Einsatz, inkl. portable H2-Versorgung
• Nutzung der Elektroenergie im Automobil

Speicherung im Automobil

• Druckspeicher
• Flüssigspeicher
• Feststoffspeicher
• Tanken

Tankstellen

• Aufbau von Tankstellen
• Versorgung von Tankstellen mit Wasserstoff
• Aufbau von Netzen

Modul 6: Brennstoffzellen

Theorie der Brennstoffzelle

• Thermodynamik
• Grundkonzepte
• Wärme-, Stoff- und Stromtransportvorgänge

Technik der Brennstoffzelle

• Bauarten
• Entwicklungstendenzen

Brennstoffzellen im praktischen Einsatz

• Einsatzgebiete
• Betriebserfahrungen
• Wirtschaftlichkeit

Modul 7: Sicherheitsaspekte des Wasserstoffs

Gefahrenpotential von Wasserstoff

• Dichtheit von Systemen, Diffusion, Lecksuche
• Detektion von Wasserstoff
• Unterscheidung Deflagration, Detonation, Explosion
• Zündgrenze
• Explosionsgrenze, EX-Zonen und Explosionsschutz
• Vorschriften und Vorsorge

Brennstoffzellen für den mobilen Einsatz

• IEC 61508
• Administrative Anforderungen
• Organisatorische Anforderungen
• Sicherheitslebenszyklus
• Verifikation, Validierung
• Beurteilung der funktionalen Sicherheit
• Zulassungsprozeduren

Wasserstoff in der Erdatmosphäre

• Wasserstoff in der Troposphäre
• Wasserstoff in der Stratosphäre
• Ozonabbaupotential
• Beitrag zum Treibhauseffekt

Kernfusion

• Isotope des Wasserstoffs
• Schweres Wasser
• Tritium
• Brenstoffkreislauf von Fusionskraftwerken
• Wasserstoffblasenkammern
• Kalte Neutronenquellen

Modul 8: Wasserstoff in Luft-, Raum- und Schifffahrt

Flugzeugantrieb

• Wasserstoff-Gasturbinen
• CRYOPLANE

Raketenantrieb

• Wasserstoffraketen
• Wasserstoff-Speicherung in der Rakete
• Wasserstoffversorgung des Triebwerks
• Flüssiger Wasserstoff in der Schwerelosigkeit

U-Bootantrieb

• Brennstoffzellen für den Schiffsantrieb
• Speicherung des Wasserstoffs auf Schiffen
• Tanken

Antrieb anderer Fahrzeuge

Modul 9: Nationale und internationale Aktivitäten an der Schnittstelle von Wissenschaft und Politik

Länderinitiativen, Politik der Bundesregierung, andere europäische Länder, EU-Initiativen

Aktivitäten in den USA, Japan und China

Öffentlichkeitsarbeit

• Ausstellungen
• Konferenzen

Wasserstoff in den Medien

• Wissenschaftliche Literatur, Konferenzen
• Meinungsmacher
• Populärwissenschaftliche Bücher und Zeitschriften
• Wasserstoff in den Zeitungen und im Fernsehen

Ansprechpartner

Dr. Mathias Böhm

Projektmanager

Tel:(0351)463 35672

Fax:(0351)463 33956

mathias.boehm@di-uni.de