Das Projekt untersucht, wie Wasserstoff, Sauerstoff und oxygenierte Additive die Bildung von Kohlenstoffnanopartikeln (z.B. Ruß) beeinflussen. Ziel ist es, durch Experimente und Modellierung die Mechanismen hinter Partikelbildung, Induktionszeiten und Partikelmorphologie besser zu verstehen. Dabei kommen verschiedene experimentelle Methoden zum Einsatz (Stoßwellenrohr, Pyrolyse- und McKenna-Brenner), um unterschiedliche Reaktionsbedingungen abzudecken. Das Projekt wird in Kooperation mit einer russischen Forschungsgruppe durchgeführt.

Das Projekt untersucht den Einfluss von Wasserstoff auf die Bildung von Kohlenstoff-Nanopartikeln bei der Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen. Ziel ist es, durch experimentelle und modellbasierte Analysen die Partikelbildungsprozesse bei variierenden C/H-Verhältnissen und Temperaturen besser zu verstehen. Zum Einsatz kommen verschiedene pyrolytische Verfahren (u.a. Stoßwellen-, Plasma- und Flammenpyrolyse) sowie optische Messmethoden zur Erfassung von Partikelgrößen, -dichten und Gasphasenzusammensetzungen. Die Ergebnisse fließen in detaillierte chemische Modelle ein, um die Rolle von Wasserstoff bei der Partikelsynthese umfassend zu erfassen.

Die Forschungsgruppe 2687 untersucht zyklische Schwankungen in hochoptimierten Ottomotoren. In der zweiten Förderphase mit Fokus auf Wasserstoff als Kraftstoff. Aufgrund der besonderen physikalisch-chemischen Eigenschaften von Wasserstoff (z.B. weite Zündgrenzen, niedrige Zündenergie, diffusiv-thermische Instabilitäten) erfordert dies eine Weiterentwicklung experimenteller und simulativer Methoden. Ziel ist es, die komplexe Wirkungskette von Ursachen zyklischer Schwankungen zu verstehen, zu modellieren und durch räumlich-zeitlich hochaufgelöste Experimente sowie numerische Simulationen (u.a. Large Eddy Simulation, Direkt Numerical Simulation) kausal zurückzuverfolgen. Die Forschung erfolgt standortübergreifend (Aachen, Duisburg-Essen, Darmstadt, Stuttgart) mit einem Schwerpunkt in der Energieverfahrenstechnik und bietet zugleich exzellente Bedingungen für wissenschaftlichen Nachwuchs und Chancengleichheit.

In diesem Teilprojekt werden zyklische Schwankungen in Wasserstoff-betriebenen Ottomotoren untersucht, die durch Direkteinblasung des Kraftstoffs entstehen. Ziel ist es, ein detailliertes Verständnis der Wirkungskette von der Einspritzung über Zündung bis zur Flammenausbreitung zu erlangen. Dazu werden optische Hochgeschwindigkeitsmessungen in einem Einzylinder-Versuchsmotor durchgeführt (z.B. Schlieren, Particle Image Velocimetry, Laserinduzierte Fluoreszenz, Chemilumineszenz). Die Experimente dienen auch zur Validierung von Simulationsdaten aus anderen Teilprojekten. Ein Schwerpunkt liegt zudem auf der Weiterentwicklung von Messmethoden für Wasserstoff und der Analyse komplexer Strömungen.

Das Projekt untersucht die Abscheidung kurzkettiger Kohlenwasserstoffe im Spurenbereich mittels Adsorption bei tiefen Temperaturen (−80 °C bis 0 °C). Ziel ist es, herauszufinden, wie stark sich die Beladung der Adsorbentien und die Adsorptionskinetik in diesem Temperaturbereich verändern. Dazu werden experimentelle Messungen an Adsorbensschüttungen mit dynamischen Simulationen kombiniert, um die Effizienz der Adsorption unter praxisnahen Bedingungen zu verbessern.

Das Projekt untersucht die Abscheidung kurzkettiger Kohlenwasserstoffe im Spurenbereich mittels Adsorption bei tiefen Temperaturen (−80 °C bis 0 °C). Ziel ist es, herauszufinden, wie stark sich die Beladung der Adsorbentien und die Adsorptionskinetik in diesem Temperaturbereich verändern. Dazu werden experimentelle Messungen an Adsorbensschüttungen mit dynamischen Simulationen kombiniert, um die Effizienz der Adsorption unter praxisnahen Bedingungen zu verbessern.

Das Verbundprojekt „Nachhaltig H2“ entwickelt ein Ausbildungskonzept, das den Beruf Anlagenmechaniker*in nachhaltig und zukunftsorientiert gestaltet (insbesondere im Kontext der Wasserstofftechnik). Ziel ist es, Ausbilder*innen durch das zentrale Modul „Train the Trainer“ zu befähigen, Nachhaltigkeitsthemen und neue technische Anforderungen praxisnah in die Ausbildung zu integrieren. Das interdisziplinäre Projektteam arbeitet gemeinsam mit der GSI in Oberhausen sowie Partnern aus Wissenschaft und Praxis. Gefördert wird das zweijährige Projekt vom BMBF und der EU mit über 1 Million Euro im Rahmen des Programms „Nachhaltig im Beruf (NIB)“.

Das Verbundprojekt EnArgus 3.0 zielt darauf ab, das zentrale Informationssystem zur Energieforschungsförderung weiterzuentwickeln, insbesondere im Bereich Brennstoffzellen, Wasserstoff und Wärme. Aufbauend auf EnArgus 2.0 soll das System durch den Einsatz künstlicher Intelligenz (KI) inhaltlich und strukturell verbessert werden. Ziel ist es, dynamische Entwicklungen in der Energieforschung besser abzubilden, KI-gestützt Ontologien zu entwickeln und Forschungsthemen für Politik, Verwaltung und Öffentlichkeit transparent und zielgruppengerecht zugänglich zu machen. Das Projekt läuft bis 2026 und wird vom BMWi über das Forschungszentrum Jülich gefördert.

Das Projekt HyDi.KWK entwickelt wasserstoffbasierte und digitalisierte KWK-Konzepte (Kraft-Wärme-Kopplung) zur Unterstützung einer emissionsarmen und resilienten Energieversorgung. Ziel ist es, KWK-Systeme auf Wasserstoff umzustellen, ihre digitale Steuerung weiterzuentwickeln und sie besser in volatile Energiesysteme zu integrieren. Das Projekt kombiniert experimentelle Untersuchungen, Simulationen und eine Hardware-in-the-Loop-Plattform. Ein zentraler Fokus liegt auf dem Aufbau eines Teststands für SOFC-Zellen an der Universität Duisburg-Essen.

Das Vorhaben wird vom Virtuellen Institut KWK.NRW koordiniert und durch Partner wie das Gas- und Wärme-Institut Essen, die Universität Duisburg-Essen und die WTZ Roßlau gGmbH getragen. Gefördert wird es mit EU- und Landesmitteln im Rahmen des EFRE/JTF-Programms NRW 2021–2027. Die Projektergebnisse sollen zur Modernisierung der Energieinfrastruktur und zur Stärkung des Wirtschaftsstandorts NRW beitragen.

Das Projekt Me2H2 erforscht den Eisen-Dampf-Prozess als innovative Lösung für den Transport und die Speicherung von regenerativ erzeugtem Wasserstoff. Ziel ist es, Wasserstoff chemisch in Eisen zu binden, um ihn effizient und ohne Frischwasserbedarf in Form von Eisenbriketts oder -pellets zu transportieren. Am Zielort kann der Wasserstoff durch Reaktion mit Wasserdampf wieder freigesetzt werden. Das dabei entstehende Eisenoxid wird zurückgeführt, sodass ein geschlossener Kreislauf entsteht. Der Fokus liegt auf der Entwicklung geeigneter Eisenlegierungen im Labormaßstab, die als Grundlage für eine spätere großtechnische Umsetzung dienen sollen.

Das vom BMBFTR geförderte deutsch-brasilianische Projekt BRIDGES zielt darauf ab, durch gemeinsame Forschung in den Bereichen Solarenergie, Elektromobilität, Second-Life-Batterien und grüner Wasserstoff zur Lösung globaler Klimaprobleme beizutragen. Unter der Leitung der Technischen Hochschule Ingolstadt (THI), der Universität Duisburg-Essen (UDE) und der Universität UFSC (Brasilien) wird ein interaktives Forschungsnetzwerk mit gemeinsamen Laboren aufgebaut.

Ziele:

• Aufbau eines bilateralen Forschungsnetzwerks und gemeinsamer Innovationslabore in Brasilien
• Entwicklung nachhaltiger Energiespeicherlösungen und klimafreundlicher Technologien
• Langfristige Kooperation mit exzellenter internationaler Forschergewinnung
• Stärkung der Innovationskraft der beteiligten Universitäten und Industriepartner
• Internationale Sichtbarkeit und Wettbewerbsfähigkeit der Forschungsinitiative steigern

Das Projekt verbindet angewandte Forschung, internationale Partnerschaften und den Technologietransfer mit Fokus auf klimarelevante Energiethemen.

Mit dem Forschungsprofil „Natural Water to Hydrogen“ wird das Ziel verfolgt, die Nachhaltigkeit der Wasserstoffproduktion durch Wasserelektrolyse zu erhöhen. Im Fokus steht die AEM-Elektrolyse (anion exchange membrane, Anionenaustauschmembran), eine fluorfreie, kostengünstige und skalierbare Technologie, die ohne seltene Edelmetalle auskommt.

Untersucht wird, welchen Einfluss natürliche Wasserbestandteile (einschließlich organischer Stoffe, Anionen und Kationen) auf Effizienz und Langzeitstabilität der Elektrolyse haben. Ziel ist es, die erforderliche Wasserqualität zu definieren, die einen robusten und effizienten AEM-Elektrolysebetrieb ermöglicht auch mit minimal aufbereitetem Wasser.

Das Profil bündelt die strategischen Forschungsbereiche Wasserforschung und Nanowissenschaften (Katalyse) der UDE und verknüpft systematisch Wasserchemie, Elektrochemie, Membran- und Materialforschung. Es leistet damit einen innovativen Beitrag zur nachhaltigen Wasserstoffgewinnung aus erneuerbaren Energien für kommende Generationen.

Im Projekt TurboHyTec wird an der Optimierung von berührungslosen Trockengasdichtungen (DGS, Dry Gas Seals) geforscht, die in Hochdruck-Turbomaschinen für Wasserstofftechnologien eingesetzt werden. Dichtungsfehler stellen ein zentrales Risiko für Betriebssicherheit und Anlagenverfügbarkeit dar. Ziel des Projekts ist es, durch die Entwicklung eines digitalen Zwillingsmodells auf Basis einer Open-Source-IoT-Plattform die Echtzeitüberwachung und Lebensdauervorhersage der Dichtungen zu ermöglichen.

Nach erfolgreicher Laborvalidierung soll das System nun auf reale Maschinen übertragen werden. Mithilfe von KI-gestützten Prognosemodellen und Sensorik werden relevante Prozessgrößen identifiziert, um den Zustand des Dichtspalts zuverlässig vorhersagen zu können. Das Projekt schafft somit die Grundlage für ein proaktives Wartungs- und Servicekonzept sowie die sichere Integration von DGS in Wasserstoffsysteme.

Im Fokus des Teilvorhabens der Universität Duisburg-Essen stehen zwei zentrale Themen für die Weiterentwicklung von Turbomaschinen in Wasserstofftechnologien:

Wasserverdunstung im Radialverdichter:

Ziel ist es, die Effekte der Wassereinspritzung auf das Betriebsverhalten von Radialverdichtern zu analysieren. Während Wassereinspritzung in Axialverdichtern etabliert ist, fehlt es bei Radialverdichtern noch an Forschung. Untersucht wird insbesondere der Einfluss des Verdunstungsortes auf das Kennfeld des Verdichters.

Digitaler Zwilling für Dichtsysteme:

Aufbauend auf einem vorangegangenen Projekt wird ein digitales Zwillingsmodell für Trockengasdichtungen (DGS, Dry Gas Seals) in einer realen Anlage weiterentwickelt. Durch Sensorik, maschinelles Lernen und physikbasierte Modellierung sollen Prozessgrößen analysiert und zur vorausschauenden Wartung sowie Leistungsoptimierung genutzt werden.

Das Projekt wird vom BMWi über das Forschungszentrum Jülich gefördert und trägt zur Weiterentwicklung effizienter, sicherer und digital integrierter Komponenten für den Einsatz in Wasserstoff-basierten Energiesystemen bei.

PrometH2eus ist ein Projekt im Rahmen von H2Giga, das sich auf die anwendungsorientierte Entwicklung neuer Anodenmaterialien für die alkalische Wasserelektrolyse konzentriert. Im Mittelpunkt steht die Sauerstoffbildung an der Anode, die maßgeblich die Effizienz und Langzeitstabilität des Elektrolyseprozesses beeinflusst. Ziel ist es, von Beginn an praxisnahe Wege zur Materialentwicklung aufzuzeigen, um eine spätere industrielle Nutzung zu ermöglichen. Die Materialsynthese wird durch modernste Analytik- und Simulationsmethoden begleitet und kontinuierlich unter realistischen Bedingungen optimiert. Erfolgsversprechende Materialien werden im Labormaßstab getestet (Elektrodengröße: 100 cm²) und anschließend zu Prototyp-Elektroden weiterentwickelt, die in industriellen Testständen validiert werden. Insgesamt arbeiten 26 Partner aus Wissenschaft und Industrie in diesem Verbundprojekt unter Leitung der RWTH Aachen zusammen. Die Ergebnisse fließen in einen Leitfaden zur praxisorientierten Elektrodenentwicklung ein, der der Forschungsgemeinschaft zur Verfügung gestellt wird.