Practical trainings, student assistants and theses

Techno-economic assessment of a load-flexible power-to-methanol process under different renewable power supply scenarios (Id 325)

Master theses / Diploma theses

The Institute of Fluid Dynamics of the Helmholtz-Center Dresden-Rossendorf (HZDR) is engaged in research concerning topics such as modeling and simulation of closely coupled power-to-X systems as well as the analysis of their detailed process behavior and techno-economic performance under fluctuating loads. At the center of the research activities lies the power-to-methanol technology driven by renewable energy based on high temperature electrolysis (SOEC) and the subsequent conversion of H2 together with anthropogenic CO2 into valuable products such as methanol as a climate neutral feedstock or fuel of the future.
Based on an existing system model of a power-to-methanol process as well as a basic techno-economic model, the economic performance of the decentralized production of methanol is to be studied under different scenarios (e.g. grid connection, coupling with PV and wind farms).
The topic includes the following tasks:

  • detailed literature study on the techno-economic assessment (TEA) of power-to-methanol processes as well as the economic characterization of intermittent operating scenarios,
  • gather detailed data of capital expenditures with respect to the purchase costs of all employed components in the system (SOEC, synthesis reactor, compressors, heat exchangers, etc.),
  • further development of the existing techno-economic model within Matlab to assess the methanol production price under fluctuating operation of the decentralized plant in a renewable energy framework,
  • study of the economic performance of a coupling of the power-to-methanol process with a battery storage of suitable size under the premise of a PV or wind farm renewable energy supply.

Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics

Contact: Fogel, Stefan

Requirements

  • students (f/m/d) of industrial engineering, chemical engineering, mechanical engineering, process engineering or any other suitable university education with a bachelor degree of higher merit
  • profound knowledge in using Matlab
  • accurate, creative and independent working style
  • good written and oral communication skills
  • interest in scientific work

Conditions

Time frame: 6 months

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Synthese und Charakterisierung von Chelatoren für das theranostische Radionuklidpaar 64Cu/67Cu (Id 315)

Bachelor theses / Master theses / Diploma theses

Foto: Bild_Bispidine ©Copyright: FWPDas wissenschaftliche Fachgebiet der Radiopharmazie, in enger Zusammenarbeit mit der Nuklearmedizin, beschäftigt sich unter anderem mit der Bildgebung und Therapie von verschiedenen Tumorerkrankungen, unter dem Einsatz radioaktiver Isotope verschiedener Elemente. Besonders moderne Ansätze der radiopharmazeutischen Wissenschaften bedienen sich so genannter "matched pairs". Darunter zu verstehen sind chemische Elemente, welche gleichermaßen Isotope für diagnostische und therapeutische Fragestellungen anbieten.
Im Rahmen eines Verbundprojektes mit einem Partner aus der regionalen Wirtschaft, soll das Radionuklidpaar 64Cu/67Cu untersucht und die Eignung einer speziellen Substanzklasse, als stabiler Komplexbildner und deren Vorbereitung für die Konjugation eines Biomoleküls, getestet werden.
Im Rahmen des Projektes sollen verschiedene, im Institut bereits bekannte Chelatoren synthetisiert und charakterisiert werden. Anschließend werden diese mit unterschiedlichen Einheiten modifiziert, um die spätere Konjugation von größeren Biomolekülen (Peptide, Antikörper etc.) vorzubereiten. Neben den theoretischen und praktischen Kenntnissen und Erfahrungen der organischen Chemie sind ebenfalls Aspekte der analytischen Chemie (NMR, MS, HPLC, IR) von hoher Relevanz. Bei erfolgreicher Synthese und Charakterisierung der Zielverbindungen, sollen diese testweise mit zur Verfügung stehenden Vektormolekülen funktionalisiert und radiomarkiert werden.

Department: Radionuclide Theragnostics

Contact: Dr. Reissig, Falco

Requirements

  • Studium der Chemie oder eines artverwandten Studiengangs
  • Kenntnisse und praktische Fähigkeiten in der organischen Chemie und zielführenden, mehrstufigen Synthese von Molekülen
  • Interesse an der Mitarbeit in einem national führenden Forschungszentrum, welches sich durch Interdisziplinarität auszeichnet

Conditions

  • Beginn ist nach Absprache ab sofort möglich
  • Dauer der praktischen Tätigkeit von mindestens 10 Wochen
  • Vergütung erfolgt nach internen HZDR-Regelungen

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Construction and test of a reference measurement system for an industrial wire-mesh sensor for multiphase flow measurements (Id 313)

Bachelor theses / Diploma theses / Compulsory internship

Foto: reference measurements for multiphase measurement systems ©Copyright: Dr. Philipp WiedemannWire-mesh sensors allow for measuring the phase distribution of gas-liquid flows with high spatial and temporal resolution. For industrial applications (e.g. in power plants or chemical plants) previous projects already focussed on the development of data processing algorithms that convert the huge data sets into user friendly information, i.e. average void fraction and flow pattern. Hence, plant operators can now benefit from advanced process monitoring and operate their processes more efficiently.
The current developments focus on an enhanced system that includes online reference measurements in order to compensate drifts, which may result from changes of fluid properties when dealing with dynamic operation modes of the process. For this purpose, an existing concept should be converted into a final design, constructed and finally tested within the frame of an internship.

Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics

Contact: Dr. Wiedemann, Philipp

Requirements

  • studies in process/energy/mechanical/electrical engineering
  • interest in practical work
  • creativity
  • good written and oral communication skills in English AND German

Conditions

  • start: from Jan. 2022
  • working in a multi-disciplinary team
  • remuneration according to HZDR internal regulations

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Organisch-chemische Synthese neuer Radioliganden für die Diagnostik und Therapie von Krebserkrankungen (Id 295)

Student practical training / Master theses / Diploma theses

Wir beschäftigen uns mit der Entwicklung von PET-Radiotracern, die Rezeptoren im Tumormikromilieu (TME = tumor microenvironment) für die Diagnostik und Therapie von Krebs sichtbar machen. Dazu werden geeignete tumoraffine Leitstrukturen identifiziert (niedermolekulare organische Moleküle, Peptide und Peptidomimetika), synthetisiert und mit einem geeigneten Radionuklid kovalent (z.B. Fluor-18, Iod-123) oder über einen Chelator (z.B. Gallium-68, Lutetium-177) markiert. Diese Radioliganden werden in vitro an Tumorzelllinien und in vivo im Tiermodell hinsichtlich einer Anwendung in der Nuklearmedizin getestet. Langfristiges Ziel ist die Translation der entwickelten Radiotracer in die Klinik als Diagnosewerkzeug (PET/CT) oder nach Markierung mit einem Beta- oder Alphastrahler für die Endoradiotherapie von Tumorerkrankungen.
Im Rahmen eines Studentenpraktikums oder einer Abschlussarbeit (Bachelor/Master/Diplom) sollen organische Wirkstoffmoleküle synthetisiert und für eine anschließende radiochemische Markierung modifiziert werden. Die neuen Radioliganden werden dann biologisch in vitro und in vivo untersucht.

Department: Translational TME Ligands

Contact: Dr. Stadlbauer, Sven

Requirements

  • Studium der Chemie mit abgeschlossenem Bachelor
  • Gute Noten in organischer Synthesechemie
  • Fähigkeit sich in ein interdisziplinäres Wissenschaftler-Team einzugliedern
  • Bereitschaft zum Umgang mit Radioaktivität
  • Gute Kenntnisse der deutschen und englischen Sprache

Conditions

  • Beginn nach Absprache jederzeit möglich
  • Praktikumsdauer mindestens 8 Wochen, mit möglichst täglicher Anwesenheit (keine wiss. Hilfskräfte)
  • Vergütung erfolgt nach HDZR-Richtlinien

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Nonlinear characterization of horizontal gas-liquid flows (Id 266)

Master theses / Diploma theses / Compulsory internship

Foto: Nonlinear characterization of horizontal gas-liquid flows ©Copyright: Dr. Philipp WiedemannHorizontal gas-liquid flows occur in a variety of processes in energy and process engineering. According to the type of fluids, operating conditions and geometrical aspects different flow patterns are observed. These can be identified successfully by means of online monitoring systems when using appropriate measurement techniques and data processing algorithms.
Within the frame of an internship further investigations will focus on the predictability of the future development of the flow patterns on the basis of currently measured data. For that purpose, methods for characterizing nonlinear systems shall be realized as Matlab-scripts and applied to available data. Finally, the results are expected to be evaluated.

Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics

Contact: Dr. Wiedemann, Philipp

Requirements

  • studies in mathematics/physics/engineering
  • interest in applying sophisticated mathematical methods to engineering problems
  • experiences in signal processing and nonlinear systems as well as using Matlab are beneficial
  • good written and oral communication skills in English and German

Conditions

  • start: from Jan. 2022
  • working in a multi-disciplinary team
  • remuneration according to HZDR internal regulations

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Investigation of the flow behavior of fluidized particles by means of coupled CFD-DEM simulations (Id 253)

Master theses / Diploma theses / Compulsory internship

Foto: CFD-DEM fluidized bed ©Copyright: Dr. Philipp WiedemannFluidized beds are widely applied in process plants of pharmaceutical, food and chemical industries. Due to the complex flow structure optimization of such devices and process control is usually supported by simulations. However, since it is not feasible to resolve all spatial and temporal scales within a single simulation environment, large-scale simulations require reliable sub-models in order to account for small-scale phenomena correctly.
Therefore, the macroscopic flow properties of fluidized particles will be investigated by means of CFD-DEM simulations within the frame of an internship. Research will focus on the influence of different particle size distributions. The results shall lead to enhanced insight into the complex gas-solids-interaction of fluidized beds and will be incorporated into future developments.

Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics

Contact: Dr. Wiedemann, Philipp

Requirements

  • studies in chemical/mechanical/process/computational engineering
  • substantiated knowledge in the field of CFD, preferably OpenFOAM
  • interest in multiphase flow phenomena
  • good written and oral communication skills in English and German

Conditions

  • start: from Feb. 2022
  • scope of work: up to 6 months (according to study regulations)
  • working in a multi-disciplinary team
  • remuneration according to HZDR internal regulations

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Materialien für Solarkraftwerke (Id 241)

Bachelor theses / Master theses / Diploma theses

Foto: solarthermisches Turmkraftwerk ©Copyright: @AbengoaTurmkraftwerke stellen die neueste Generation von Anlagen zur solarthermischen Elektroenergieerzeugung dar. Extrem konzentriertes Sonnenlicht wird dabei auf einen zentralen Absorber gerichtet, der die Wärme auf eine Wärmeträgerflüssigkeit überträgt (s. Foto). Zur Erhöhung des Wirkungsgrades von Turmkraftwerken soll die Arbeitstemperatur von derzeit maximal 550°C deutlich erhöht werden. Dafür sollen werkstoffwissenschaftliche Lösungen weiter verfolgt werden, die im Rahmen eines EU-RISE-Projektes entwickelt wurden.

Als Themen für Graduierungsarbeit werden

i) die Optimierung von optischen und elektrischen Schichteigenschaften
ii) die Verbesserung der Schichthaftung auf Hochleistungslegierungen und
iii) die Komplettierung eines neuen Schichtsystems angeboten.

Zur Charakterisierung der untersuchten Materialien stehen modernste in situ und ex situ Analysemethoden zur Verfügung.

Department: Nanocomposite Materials

Contact: Dr. Krause, Matthias

Requirements

1. Studium der Werkstoffwissenschaften, Physik oder Chemie mit überdurchschnittlichen Leistungen (Notendurchschnitt ≤ 2.0)
2. Interesse und Freude an experimenteller wissenschaftlicher Arbeit
3. Grundkenntnisse in Programmierung und sicherer Umgang mit Büro- und wissenschaftlicher Software
4. Fachkundige Englischsprachkenntnisse

Conditions

internationale Forschungsumgebung, ortsübliche Aufwandsentschädigung

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