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Projektübersicht

Thermoelektrischer Generator mit fluidischer Kontaktierung

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Projektbeschreibung

Um chemische Prozesse zu überwachen und zu verbessern, besteht ein großes Interesse darin, die Sensordichte in chemischen Anlagen zu erhöhen. Um zu vermeiden, jeden Sensor einzeln ans Stromnetz anschließen zu müssen, wird vorgeschlagen, elektrische Leistung thermoelektrischer zu erzeugen unter Ausnutzung bereits vorhandener Wärmequellen. Diese Leistung soll sowohl zum Betrieb eines Sensors als auch zur Versorgung einer Funkschnittstelle verwendet werden. Ziel dieses Projektes ist die Konstruktion thermoelektrischer Module zusammen mit einer Untersuchung der thermisch-fluidischen Schnittstelle an Wärmequellen und -senken. Es wird angenommen, dass Wärme als Abfallprodukt im chemischen Prozess zur Verfügung steht. In einem ersten Schritt soll der Wärmeübergang in angepassten Mikrokanälen charakterisiert und optimiert werden, wobei selbst konstruierte Sensoren zum Überwachen der Temperaturen direkt in freistehenden Kanälen zur Anwendung kommen. Dies ist von besonderer Bedeutung, da die Ausgangsleistung eines Thermogenerators ganz wesentlich von der Qualität der fluidischen Kopplung an die Wärmequelle bzw. -senke abhängt. Verschiedene Kanalgeometrien sollen untersucht und verglichen werden. In einem zweiten Schritt soll ein gesamtes thermoelektrisches Modul gebaut werden. Das thermoelektrische Material soll entweder auf ein Siliziumsubstrat gedruckt oder elektrochemisch abgeschieden werden. Für einen cross-plane Thermogenerator führen beide Versionen zu Herausforderungen hinsichtlich der Materialabscheidung sowie der elektrischen und thermischen Kontaktierung. Ebenso soll das konstruierte Modul eine hohe Integrationsdichte aufweisen, was die Notwendigkeit impliziert, elektrische Leistung möglichst effizient zu erzeugen.

Laufzeit

01.09.2010 bis 31.08.2013

Projektleitung

Dr. Keith Cobry (Prof. Dr. Peter Woias)

Ansprechpartner/in

Dr. Keith Cobry, Reinhard Roth
Telefon:0761/203-7497

Kooperationspartner

Lehrstuhl für Anorganische Festkörperchemie Fraunhofer Institut für Chemische Technologie (ICT) Fraunhofer Institut für Physikalische Messtechnik (IPM)

Finanzierung

Baden-Würtemmberg Stiftung gGmbH

Schlagworte

Micro Energy Harvesting, physikalische Sensoren, Sensorsysteme, Simulation & Modellierung, Aufbau- und Verbindungstechnik, elektrochemische Prozesse, Siliziumtechnologie, elektrische Messtechnik, Automatisierungs- und Verfahrenstechnik, Umwelttechnik
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