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Prof. Dr. Mark Schülke

FB Maschinenbau - Automatisierungstechnik

Technische Physik

Prodekan im Fachbereich Maschinenbau-Automatisierungstechnik

Lehre

Wintersemester 2020/2021

Mathematik 1
MB
Mathematik & Statistik
DPM

Physik
MB

Technische Physik 2
DPM

Vorkurse
MB, DPM

Mathematik 1 (Verbundstudium)
WIM

Naturwissenschaftliche Grundlagen (Verbundstudium)
WIM

Sommersemester 2020

Angewandte Statistik & Excel (Wirtschaftsmathematik)
MB, DPM, TRM, EPM/WING (Wahlpflichtmodul)

Mathematik 2
MB

Themen der Technischen Physik: Wasserstoff-Mobilität
MB (Wahlpflichtmodul)

Mathematik 2 (Verbundstudium)
WIM

Online-Kurse

Zu den Online-Kursen gelangen Sie hier.

Projekt- und Abschlussarbeiten

Recherche und Studie zu aktuellen Anwendungen/Projekten im Bereich der Wasserstoffmobilität
Projektarbeit (MB/DPM)
Ausschreibung als PDF

Recherche und Studie zu Wasserstoff und Batterie als Energieträger in Mobilitätskonzepten
Projektarbeit (MB/DPM)
Ausschreibung als PDF

Auslegung eines Kühlkreislaufs für einen Laborversuchsstand zur Untersuchung von H2-Speichern bei isothermen Bedingungen
Projektarbeit (MB)
Ausschreibung als PDF

Auslegung eines Kühlkreislaufs für einen Laborversuchsstand zur Untersuchung von Metallhydriden bei isothermen Bedingungen
Projektarbeit (MB)
Ausschreibung als PDF

Recherche und Studie zu am Markt verfügbaren Brennstoffzellen und Elektrolyseuren
Projektarbeit (MB)
Ausschreibung als PDF

Entwicklung einer Methode zur Bestimmung des Füllstands von Metallhydridspeichern basierend auf Konzentration-Druck-Isothermen
Abschlussarbeit (MB/ET)
Ausschreibung als PDF

Numerische Berechnung der Eindringtiefe in einen Sportmundschutz nach einer schlagartigen Belastung
Projektarbeit (sämtliche Studiengänge)
Ausschreibung als PDF

Forschung

Wasserstoff-Speicherung in Metallhydriden

Im Zusammenhang mit dem steigenden Interesse an regenerativen Energien ist auch Wasserstoff als Energieträger ein zentrales Thema. Neben der effizienten Erzeugung von reinem Wasserstoff ist vor allem dessen Speicherung und Transport eine Herausforderung.

Die reversible Speicherung von Wasserstoff in Form von Metallhydriden ist dabei aufgrund der extrem hohen volumetrischen Speicherdichte eine hochinteressante Alternative zu den gängigen Methoden (Druck- und Flüssiggas). Metalle wie Titan nehmen gasförmigen Wasserstoff in den Festkörper auf und binden ihn chemisch in einer Hydridphase. Darauf basierende, optimierte Legierungen werden bereits heute als Speicher eingesetzt, dennoch sind noch viele Fragen zu klären, und die Entwicklung ist sicherlich noch lange nicht abgeschlossen.

Im Labor für Technische Physik werden in Kooperation mit Wirtschafts- und Hochschulpartnern Metallhydride von den materialwissenschaftlichen Grundlagen bis hin zur Entwicklung von Speichersystemen und deren Einbindung in Fahrzeuge erforscht. Dabei sind neben den Speichersystemen unter anderem auch Beladungsanlagen für verschiedene Speichergrößen realisiert worden, die die Grundlage für regionale Infrastrukturen bilden können.

Wasserstoff-Mobilität

Im Zuge einer nachhaltigen Energiewirtschaft bilden unter anderem intelligente Mobilitätskonzepte einen wichtigen Baustein. Die Elektromobilität gewinnt in diesem Zusammenhang zunehmend an Bedeutung und wird eine große Rolle in Mobilitätsszenarien kommender Jahrzehnte spielen.

Die Energiespeicherung bzw. -versorgung eines Elektrofahrzeugs kann dabei neben der klassischen Batterie auch über eine Brennstoffzelle mit Wasserstoffspeicher geschehen, was zum Beispiel Vorteile bezüglich der Reichweite mit sich bringt.

Insgesamt sind im Bereich der Elektro- oder Wasserstoff-Mobilität neben der reinen Fahrzeugtechnik auch die Entwicklung der Infrastruktur (Beladung/Betankung) und ganzheitliche Mobilitätskonzepte zu entwickeln.

Das Labor für Technische Physik beschäftigt sich mit verschiedenen Fragestellungen im Zusammenhang mit Wasserstoff-Mobilität:

  • Entwicklung von Wasserstoff-Fahrzeugen mit besonderem Fokus auf Wasserstoffspeicherung, Energiemanagement, Wärmemanagement.
  • Entwicklung von Betankungssystemen, speziell für Metallhydrid-Speicher.
  • Entwicklung von Infrastruktur- und Mobilitätskonzepten.
  • Einbindung des Themas Wasserstoff-Mobilität in die studentische Lehre und die Lehre und Fortbildung allgemein.

Analytik an Festkörpern (insbes. Metall-Wasserstoff-Systeme)

Das Verständnis der Vorgänge an Materialoberflächen ist in vielerlei Hinsicht wichtig, zum Beispiel im Zusammenhang mit Oxidation, Korrosion, Schichtsystemen usw. Ebenso ist das Verständnis der Wechselwirkung zwischen Wasserstoff und Metallen/Legierungen von großer Bedeutung, u. a. im Bereich der Stähle und der Metallhydrid-Speicher.

Im Labor für Technische Physik in Kooperation mit dem Soester Fraunhofer-Anwendungszentrum werden Oberflächen und Festkörper mit verschiedenen Methoden untersucht, u. a. massenspektrometrischen wie Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS), Sekundärneutralteilchen-Massenspektrometrie (SNMS) oder Thermodesorptions-Massenspektrometrie (TDMS).

Insbesondere wird die Wasserstoffaufnahme durch Metalle erforscht, die als Wasserstoffspeichermethode gewünscht, im Stahlbereich wiederum problematisch ist (Rissbildung usw.). Bei Wasserstoffspeichern beeinflussen Oxidations- und Segregationseffekte die Wasserstoffaufnahme und damit auch die Lebensdauer der Speichermaterialien. Auf der anderen Seite kann durch Funktionalisierung der Oberfläche Wasserstoff durch Adsorption gespeichert werden.

Weitere Tätigkeiten

Afrika Rise e.V.

Der Verein Afrika Rise e.V. unterstützt mit diversen Projekten den Aufbau von Bildungsstrukturen in Afrika und den Austausch zwischen Afrika und Deutschland. Ein Ergebnis dieser Arbeit ist das EDI Buwere Vocational College in Uganda, eine Berufsschule mit inzwischen mehreren Berufsausbildungsgängen. Gründer und Vorsitzender des Vereins ist John Magiriba Lwanga, bekannt als Sänger der Band Culcha Candela.

Am Campus Soest unterstützen wir das Projekt in verschiedenen Bereichen:

Begabtenförderung Mathematik e.V.

Der Verein Begabtenförderung Mathematik e. V. fördert interessierte und begabte Schülerinnen und Schüler im Fach Mathematik. Er will Freude am Mathematikunterricht vermitteln um zu erreichen, dass ein größerer Teil der Abiturienten ein Mathematik anwendendes Studium ergreift, wie dies für unsere High-Tech-Gesellschaft erforderlich ist. Zum Erreichen dieser Ziele stellt er Lehrerinnen und Lehrern Materialien für den Unterricht zur Verfügung, unterstützt Ergänzungsunterricht in Mathematik und wirbt für seine Ziele in der Öffentlichkeit.

Veröffentlichungen

Publikationen

Béla Sebők, Mark Schülke, Ferenc Réti, Gábor Kiss: Diffusivity, permeability and solubility of H2, Ar, N2, and CO2 in poly(tetrafluoroethylene) between room temperature and 180 °C
Polymer Testing 49:66–72, 2016

K.-H. Müller, H. Paulus, M. Schülke: Applied surface analysis
Gasteditorial Analytical and Bioanalytical Chemistry 405(22):7117-7118

K.-H. Müller, H. Paulus, M. Schülke: 15th Conference on Applied Surface Analysis—AOFA 15
Gasteditorial Analytical and Bioanalytical Chemistry 393(8):1833–1834

M. Schülke, G. Kiss, H. Paulus, M. Lammers, V. Ramachandran, K. Sankaran, K.-H.Müller: Complex surface analytical investigations on hydrogen absorption and desorption processes of a TiMn2-based alloy
Analytical and Bioanalytical Chemistry 393(8):1843–1856

M. Schülke, H. Paulus, M. Lammers, G. Kiss, F. Réti, K.-H. Müller: Influence of surface contaminations on the hydrogen storage behaviour of metal hydride alloys
Analytical and Bioanalytical Chemistry 390(6):1495–1505

M. Schülke, H. Paulus, M. Lammers, G. Kiss, K.-H. Müller: The influence of surface oxides on the hydrogen absorption behaviour of metal hydride alloys
Kurzveröffentlichung, Frühjahrstagung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft, 26. – 30.03.2007, Regensburg

M. Schülke, H. Paulus, K.-H. Müller, M. Lammers: Einfluss von Oberflächenverunreinigungen auf die Speicherung von Wasserstoff in Form von Metallhydriden
Kurzveröffentlichung, Frühjahrstagung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft, 04. – 09.03.2005, Berlin

Vorträge

M. Schülke, H. Paulus, G. Kiss, K.-H. Müller: Analytik von Wasserstoff in Metallen mittels TDMS
Vortrag, 18. Tagung Festkörperanalytik Wien, 06. – 08.07.2015, Wien, Österreich

H. Paulus, M. Schülke, K.-H.Müller: Erhöhung der Wasserstoffaufnahme durch Funktionalisierung der Oberflächen von Metallhydriden
Poster-Präsentation, 18. Tagung Festkörperanalytik Wien, 06. – 08.07.2015, Wien, Österreich

H. Paulus, M. Schülke, K.-H.Müller: Wasserstoffanalytik an hochfesten Stählen mit der thermischen Desorptionsmassenspektrometrie TDMS
Poster-Präsentation, 18. Tagung Festkörperanalytik Wien, 06. – 08.07.2015, Wien, Österreich

M. Schülke, K.-H. Müller: Metallhydrid-Speicher für die Elektromobilität – Entwicklungen und Anwendungen
Vortrag, 14. Jahrestreffen des Netzwerks Brennstoffzelle und Wasserstoff NRW, 20.11.2014, Düsseldorf
Tagungslink der EnergieAgentur.NRW

H. Paulus, M. Schülke, K.-H.Müller: Thermische Desorptionsmassenspektrometrie TDMS: eine starke Methode für die Wasserstoffanalytik
Poster-Präsentation, AOFA 18, 29.09. – 01.10.2014, Kaiserslautern

M. Schülke, H. Paulus, G. Kiss, M. Lammers, K.-H. Müller: Analyse von Wasserstoff mit Hilfe der Thermischen Desorptionsmassenspektrometrie TDMS
Vortrag, AOFA 18, 29.09. – 01.10.2014, Kaiserslautern

H. Paulus, M. Schülke, K.-H.Müller: Thermische Desorptionsmassenspektrometrie (TDMS): Untersuchungen an Stählen
Poster-Präsentation, 26. Spektrometertagung, 10. – 11.09.2013, Friedrichshafen, Bodensee

M. Schülke, H. Paulus, G. Kiss, M. Lammers, K.-H. Müller: Analyse von Wasserstoff mit Hilfe der Thermischen Desorptionsmassenspektrometrie TDMS
Vortrag, 26. Spektrometertagung, 10. – 11.09.2013, Friedrichshafen, Bodensee

M. Schülke, H. Paulus, M. Lammers, G. Kiss, K.-H. Müller: Untersuchungen zur Sauerstoffadsorption an TiMn2-Metallhydrid-Oberflächen
Poster-Präsentation, 17. Tagung Festkörperanalytik Chemnitz, 01. – 03.07.2013, Chemnitz

M. Schülke, H. Paulus, G. Kiss, M. Lammers, K.-H.Müller: Oberflächenanalytik an Metallhydrid-Wasserstoffspeichern
Vortrag, AOFA 17, 24. – 26.09.2012, Soest

M. Schülke, G. Kiss, H. Paulus, M. Lammers, K.-H.Müller: Funktionalisierung von TiMn2-Metallhydridoberflächen durch Ionenbeschuss und deren Einfluss auf die Wasserstoffaufnahme
Poster-Präsentation, 16. Tagung Festkörperanalytik Wien, 04. – 06.07.2011, Wien, Österreich

M. Schülke, G. Kiss, H. Paulus, M. Lammers, K.-H. Müller: Einfluss von Sauerstoff auf Segregationseffekte und die Wasserstoffabsorption bei TiMn2-Metallhydriden
Vortrag, 16. Tagung Festkörperanalytik Wien, 04. – 06.07.2011, Wien, Österreich

M. Schülke, G. Kiss, H. Paulus, M. Lammers, K.-H. Müller: Einfluss von Sauerstoff auf die Wasserstoffabsorption und auf Segregationsprozesse bei TiMn2-Metallhydriden
Poster-Präsentation, AOFA 16, 27. – 29.09.2010, Kaiserslautern

M. Schülke, H. Paulus, G. Kiss, M. Lammers, K.-H.Müller: Untersuchungen zur Wasserstoff-Aufnahme durch Ionenbeschuss-funktionalisierte Metallhydrid-Oberflächen
Vortrag, AOFA 16, 27. – 29.09.2010, Kaiserslautern

M. Schülke, H. Paulus, M. Lammers, G. Kiss, K.-H. Müller: Funktionalisierung der Oberflächen von Metallhydriden zur Erhöhung der H-Aufnahme in dünnen Schichten
Poster-Präsentation, 15. Tagung Festkörperanalytik Chemnitz, 12. – 16.07.2009, Chemnitz

M. Schülke, H. Paulus, M. Lammers, V. Ramachandran, K. Sankaran, K.-H.Müller: Einfluss von Oberflächenoxiden auf die Wasserstoffaufnahme durch TiMn2-basierte Legierungen
Vortrag, AOFA 15, 08. – 10.09.2008, Soest

M. Schülke, H. Paulus, M. Lammers, G. Kiss, O. Mut, K.-H. Müller: TDMS-Untersuchungen an einer TiMn2-basierten Metallhydridlegierung
Poster-Präsentation, 14. Tagung FestkörperanalytikWien, 16. – 18.07.2007, Wien, Österreich

M. Schülke, H. Paulus, M. Lammers, G. Kiss, F. Réti, K.-H. Müller: Einfluss von Oberflächenkontaminationen auf das Beladungsverhalten von Metallhydridlegierungen
Vortrag, 14. Tagung Festkörperanalytik Wien, 16. – 18.07.2007, Wien, Österreich

M. Schülke, H. Paulus, M. Lammers, G. Kiss, K.-H.Müller: The influence of surface oxides on the hydrogen absorption behaviour of metal hydride alloys
Vortrag, Frühjahrstagung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft, 26. – 30.03.2007, Regensburg

M. Schülke, F.Guerrero, A. Jordan, H. Paulus, M. Lammers, K.-H.Müller: The influence of surface contaminations on the hydrogen storage in modern metal hydride alloys
Vortrag, H2Expo, 25. – 26.10.2006,Hamburg

M. Schülke, F.Guerrero, A. Jordan, H. Paulus, M. Lammers, K.-H.Müller: Einfluss von Segregation und Oberflächenkontaminationen auf die Wasserstoffspeicherung in Metallhydriden
Vortrag, AOFA 14, 17. – 20.09.2006, Kaiserslautern

M. Schülke, A. Jordan, H. Paulus, M. Lammers, K.-H.Müller, J. Giber, G. Kiss: Influences of segregation and surface contaminations on the storage of hydrogen in modern metal hydride alloys
Vortrag, WHEC 16, 13. – 16.06.2006, Lyon, Frankreich

M. Schülke, H. Paulus, M. Lammers, K.-H.Müller, J. Giber: Influences of the surface on the hydrogen absorption of modern storage alloys
Vortrag, H2Congress, 15. – 16.02.2006, Essen

M. Schülke, H. Paulus, K.-H. Müller, M. Lammers: Einfluss von Oberflächenverunreinigungen auf die Speicherung von Wasserstoff in Form von Metallhydriden
Vortrag, Frühjahrstagung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft, 04. – 09.03.2005, Berlin

H. Paulus, M. Schülke, K.-H. Müller: Untersuchung des Einflusses der obersten Atomlagen auf die Wasserstoffspeicherung in Metallen
Vortrag, Materialwiss. Kolloquium, 25. – 26.11.2004, Gelsenkirchen

M. Schülke, H. Paulus, K.-H. Müller, M. Lammers, P. Meisterjahn: Einfluss von Oberflächenverunreinigungen auf die Speicherung von Wasserstoff in Form von Metallhydriden
Poster-Präsentation, Materialwiss. Kolloquium, 25. – 26.11.2004, Gelsenkirchen

M. Schülke, H. Paulus, K.-H. Müller, M. Lammers, P. Meisterjahn: Einfluss von Oberflächenverunreinigungen auf die Speicherung von Wasserstoff in Form von Metallhydriden
Poster-Präsentation, AOFA 13, 14. – 17.09.2004, Dresden

Angebote für Schulen

Allgemeines

Die Zusammenarbeit mit Schulen und auch Kindergärten ist mir ein großes Anliegen, um schon möglichst früh die Begeisterung für Mathematik, Physik und verwandte Themen zu wecken bzw. zu erhalten, um diesen Bildungsbereich zu unterstützen und um später den Übergang von der Schule in ein eventuelles Studium zu erleichtern.

Dazu biete ich und bieten wir verschiedene Kooperationen für Sie an, die Sie im Folgenden finden. Gleichzeitig sind wir auch immer offen für Ihre Ideen und Vorschläge, wenn es um Kooperationen zwischen Schulen/Kindergärten und unserer Hochschule geht.

Wir sind zurzeit dabei, unser Angebot in diesem Bereich weiter auszubauen. Schauen Sie also immer mal wieder hier hinein, oder sprechen Sie uns gerne an.

Laborprojekte

Wir unterstützen immer wieder gerne den Schulunterricht, etwa in Physik oder Mathematik, indem wir die Türen unserer Labore für Praktika und gemeinsame Projekte öffnen.

Beispiele für mögliche Themen:

  • Wasserstoff-Technologien (Brennstoffzellen, Wasserstoff-Speicherung, Elektrolyse, ferngesteuerter H2-Truck, H2-Demonstratoren etc.)
  • High-Speed-Aufnahmen (extreme Zeitlupen von verschiedenen Vorgängen in Natur und Technik)
  • Thermographie (Arbeit mit der Wärmebildkamera)
  • Mathematische Themen wie Numerische Bearbeitung von Differentialgleichungen, Simulation u.a.

Schnupper-Vorlesungen

Nach Absprache mit Ihnen biete ich "Schnupper-Vorlesungen" zu verschiedenen Themen aus Mathematik und Physik an.

Diese Vorlesungen können am Campus stattfinden oder an der Schule, auch das legen wir flexibel gemeinsam fest.

Zusatzangebote für die Oberstufe

Wir arbeiten zurzeit Angebote zur Förderung interessierter Schülerinnen und Schüler im Bereich Mathematik aus, mittels derer sich diese ergänzend zum Pflichtstoff und/oder darüber hinaus weiterbilden können.

Ein wichtiges Ziel dabei ist, den Übergang von der Schule zur Hochschule zu erleichtern, insbesondere für die (vielen) Studiengänge, die mehr oder weniger große mathematische Anteile besitzen.

Wir nehmen für dieses Projekt auch gerne Anregungen von Ihnen entgegen. Sprechen Sie uns bei Bedarf bitte an.

Kinder-Uni, Junior-Campus

Aktionen wie Kinder-Uni oder Junior-Campus laden Kinder und Jugendliche verschiedener Altersklassen zu Vorlesungen ein, in denen spannende Themen aus der Wissenschaft altersgerecht aufbereitet werden.

Beispiele für bisherige Themen:

  • Physik unter Wasser! – Was Fische, Taucher und U-Boote beachten müssen
  • Optik – Ich sehe was, was du nicht siehst!
  • Mathematische Spielereien
  • Star Wars – Möge die Ableitung des Impulses mit dir sein!

Links zu Anbietern in der Umgebung: