M.Sc. Simon Frank

Thomas Ströbele

Motivation

Der im Zuge der Energiewende stark ansteigende Wasserstoffbedarf erfordert ein leistungsstarkes Wasserstoffnetz. Aktuelle Forschung beschäftigt sich deshalb u.a. mit dem Transport von kryogenem Flüssigwasserstoff über Pipelines, da dieser eine besonders hohe Energiedichte aufweist. Durch den Transport als tiefkalte Flüssigkeit bietet sich dabei die Möglichkeit der Integration eines Supraleiters in eine solche Pipeline, ohne dass eine zusätzliche Kühlung notwendig wird. Dadurch kann neben der chemischen Energieübertragung auch verlustfrei elektrische Energie über eine gemeinsame Pipeline übertragen werden. In diesem Rahmen wird am Campus Nord von einigen KIT Instituten eine auf 10 kA / 10 kV skalierte Test-Pipeline aufgebaut. Das ETI beteiligt sich am Projekt und untersucht nutzbare Synergien mit Stromrichtern, die im Umfeld der Pipeline betrieben werden sollen. So zeigen z.B. GaN-Transistoren ein verbessertes Durchlass- und Schaltverhalten bei tieferen Temperaturen. Außerdem kann die bei einer Dual Active Bridge (DAB) vorhandene galvanische Trennung gleichzeitig als thermische Barriere genutzt werden. Hierdurch wird der Wärmeeintrag in die Pipeline und der damit verbundene Kühlaufwand reduziert.

Aufgabenstellung

In dieser Arbeit soll eine Vollbrücke für die oben genannte DAB mit 650V GaN-HEMTs entwickelt, aufgebaut und in Betrieb genommen werden. Ein besonderer Schwerpunkt soll hierbei auf die Entwicklung der Kühlung, welche mit  Flüssigstickstoff realisiert werden soll, gelegt werden. Die Arbeit umfasst die Analyse der DAB mit anschließender Bauteilauswahl, Platinen- und Kühlungsdesign, sowie die Realisierung und die anschließende Vermessung der Vollbrücke.