PhD position - SoCool Project

Am Institut für Materialien und Geräte - Materialien Synthese und Fertigungsprozesse (IMD-2) arbeiten wir in einem dynamischen und internationalen Team von über einhundert Materialwissenschaftlern, Chemikern, Physikern, Maschinenbauingenieuren und technischem Personal an der Entwicklung fortschrittlicher Energieumwandler und Hochleistungs-Speichersysteme für den Energiewandel. Dabei umfassen wir eine Vielzahl von Technologien, von oxidkeramischen Brennstoffzellen bis hin zu Festkörperbatterien, thermischen Barriereschichten für Gasturbinen und Gastrennmembranen. Der Fokus all dieser Technologien liegt auf anorganischen Materialien, die als funktionale Schichten aus Pulvern oder über die Gasphase verarbeitet werden. Zu diesem Zweck nutzen wir skalierbare, industrienahe Prozesse, die einen schnellen Transfer unserer Forschungsergebnisse in die Industrie gewährleisten.

Hochtemperatur-Elektrolyse (HTEL) bietet die höchste Effizienz aller bekannten Wasser-Elektrolysetechnologien. Im Vergleich zu Niedertemperatur-Elektrolysetechnologien befindet sie sich jedoch noch auf einem niedrigeren technologischen Reifegrad. Konventionelle Zellkonzepte basieren auf keramischen Trägerstrukturen, die zahlreiche Vorteile bieten, aber auch Nachteile aufweisen, insbesondere hinsichtlich ihrer thermo-mechanischen Eigenschaften. Alternativ zeigen Zellkonzepte, die auf metallischen Trägerstrukturen basieren, eine hervorragende mechanische Festigkeit, erfordern jedoch grundlegend andere Fertigungsprozesse. Die gebräuchlichsten Trägerstrukturen sind perforierte Metallbleche oder poröse gesinterte Metalle. In beiden Fällen ist die Korrosion des Trägermaterials ein entscheidender Faktor, der die Lebensdauer der Zelle einschränkt.

Im Rahmen des BMFTR-geförderten Verbundforschungsprojekts SoCool wird ein völlig neuartiger Ansatz zur Herstellung von metallgestützten Festoxid-Elektrolysezellen (MS-SOECs) entwickelt. Das vorgeschlagene Zellkonzept basiert darauf, die mechanische Funktion des Substrats von dem Transport elektronischer Ladungsträger zu trennen, um Korrosion als primären Degradationsmechanismus zu überwinden. Um dieses Konzept zu realisieren, müssen Machbarkeitsstudien zur Beschichtung der innovativen Trägerstruktur durchgeführt werden. Die zentrale Herausforderung besteht darin, oxidkeramische Funktionsschichten auf metallischen Komponenten mit komplexen Mikrostrukturen abzuscheiden. Ziel ist es, eine Multilayer-Beschichtung mit einer abgestuften Partikelgrößenverteilung zu schaffen, um die Voraussetzungen für die anschließende Abscheidung einer dichten Elektrolyt-Schicht zu schaffen.

Ihre Aufgaben:

• Planung, Durchführung und Auswertung von Machbarkeitsstudien zur Beschichtung der metallischen Trägerstruktur
• Vorbehandlung und Verarbeitung von oxidkeramischen Pulvern
• Identifizierung der geeignetsten Beschichtungstechnik aus einer Reihe von suspensionsbasierten Verarbeitungsmethoden, wie Siebdruck, Plasmaspritzen, Tauchbeschichtung und elektrophoretische Abscheidung
• Entwicklung von Sinterprozessen für beschichtete Trägerstrukturen unter Schutz- oder Wasserstoffatmosphären
• Charakterisierung der Mikrostruktur, Phasenkomposition und Oberflächenqualität der beschichteten Schichten

Ihr Profil:

• Erfolgreich abgeschlossenes Masterstudium in Materialwissenschaft, Werkstofftechnik oder einem verwandten Bereich mit hervorragenden akademischen Leistungen
• Starkes Wissen über keramische Verarbeitungstechnologien, insbesondere suspensionsbasierte Beschichtungsverfahren und Rheologie
• Solide Expertise in Materialwissenschaft und Festkörperchemie
• Erfahrung in der Pulversynthese und der Herstellung keramischer Komponenten ist von großem Vorteil
• Ausgezeichnete Englischkenntnisse in Wort und Schrift (mindestens B2-Niveau gemäß dem Gemeinsamen Europäischen Referenzrahmen)
• Zusätzlich runden Ihre verhandlungssicheren Deutschkenntnisse Ihr Profil ab
• Begeisterung für die Bewältigung komplexer wissenschaftlicher und ingenieurtechnischer Herausforderungen, starke Lernbereitschaft, die Fähigkeit, selbstständig zu arbeiten, und hervorragende Teamfähigkeit

Unsere Vorteile für Sie:

• Team & Umfeld: Sie arbeiten in einem motivierten Team mit internationalem und interdisziplinärem Fokus – an einer der größten Forschungseinrichtungen Europas
• Forschung & Infrastruktur: Sie haben Zugang zu hervorragenden wissenschaftlichen und technischen Einrichtungen für Ihre Arbeit
• Vernetzung & Austausch: Sie nehmen an (internationalen) Konferenzen und Projektbesprechungen teil und bauen aktiv Ihr wissenschaftliches Netzwerk auf
• Betreuung & Unterstützung: Wir begleiten Ihr Promotionsstudium mit kontinuierlicher, fachlicher Anleitung durch Ihren akademischen Betreuer
• Work-Life-Balance: Wir bieten flexible Arbeitszeiten, um Ihnen zu helfen, Ihr Berufs- und Privatleben in Einklang zu bringen. Sie haben auch die Möglichkeit, flexibel zu arbeiten (in Bezug auf den Standort), was in der Regel nach Rücksprache und im Einklang mit anstehenden Aufgaben und (vor Ort) Terminen möglich ist
• Jahresurlaub: Sie erhalten 30 Tage Jahresurlaub
• Wissen & Entwicklung: Ihre berufliche Entwicklung ist uns wichtig – wir unterstützen Sie gezielt und individuell z.B. durch Schulungs- und Vernetzungsmöglichkeiten speziell für Doktoranden (JuDocS)
• Gesundheit & Wohlbefinden: Ihre Gesundheit ist uns wichtig. Sie können sich auf ein umfassendes betriebliches Gesundheitsmanagement freuen, das eine Vielzahl von Optionen umfasst, darunter einen Beachvolleyballplatz, Laufgruppen, Yogakurse und vieles mehr. Darüber hinaus stehen Ihnen unser betrieblicher Gesundheitsdienst und ein erfahrenes Sozialberatungsteam vor Ort zur Verfügung.
• Campus-Erlebnis: Unser Forschungscampus auf dem Land schafft ideale Bedingungen für kollegialen Austausch und sportliche Aktivitäten direkt vor Ort. Unsere Cafeteria bietet eine breite Palette an Optionen – Sie können eine entspannende Mittagspause mit Seeblick genießen.
• Erfolgreicher Start: Es ist uns wichtig, dass Sie sich schnell im Team einleben und eine strukturierte Einarbeitung für Ihre Aufgaben erhalten. Wir unterstützen Sie von Anfang an und erleichtern Ihnen den Einstieg mit unseren Welcome Days und dem Welcome Guide.
• Faire Vergütung: Je nach Qualifikation und übertragenen Aufgaben werden Sie nach Entgeltgruppe 13 (75%) des TVöD-Bund eingestuft. Neben dem Grundgehalt gibt es eine zusätzliche Jahressonderzahlung gemäß dem Tarifvertrag in Höhe von 75% eines Monatsgehalts sowie vermögenswirksame Leistungen.
• Befristet: Die Stelle ist auf 3 Jahre befristet.
• Unterstützung für internationale Mitarbeiter: Unser International Advisory Service erleichtert internationalen Mitarbeitern den Einstieg.

Wir begrüßen Bewerbungen von Menschen mit unterschiedlichen Hintergründen, z.B. in Bezug auf Alter, Geschlecht, Behinderung, sexuelle Orientierung / Identität sowie soziale, ethnische und religiöse Herkunft. Ein vielfältiges und inklusives Arbeitsumfeld mit Chancengleichheit, in dem jeder sein Potenzial entfalten kann, ist uns wichtig.

Arbeitsort: Jülich

Startdatum: Zum nächstmöglichen Zeitpunkt

Gehalt: Entgeltgruppe 13 (75%) TVöD-Bund

Bewerbungsfrist: 26.08.2026