Sprungmarken

Servicenavigation

Hauptnavigation

Sie sind hier:

Hauptinhalt

Detailseite



Entwicklung und Aufbau einer Testumgebung für thermoelektrische Generatoren

Lehrstuhl: IMS - Intelligente Mikrosysteme

Betreuer: M. Sc. Jakob Zimmermann, Dipl.-Ing. Achim Wiggershaus, Dr.-Ing. Klaus Kallis,

Beginn ab: 01.04.2016

Maximale Anzahl der Teilnehmer: 6

Beschreibung: Der globale Energiebedarf steigt jährlich um 1,4% und in 50 Jahren wird im Vergleich zu heut doppelt so viel Energie verbraucht. Dabei werden 90% des Weltenergiebedarfs aus thermischen Prozessen gewonnen, deren Wirkungsgrad dieser Prozesse bewegt sich im Bereich von 35% bis 40%, sodass mehr als 60% der aufgewendeten Energie als Wärmeverlust an die Umgebung abgegeben werden.

Für die Wandlung der bisher ungenutzten thermischen Energie in elektrische, bietet sich die Thermoelektrik an. Die Nutzung des Seebeck-Effekts in einem thermoelektrischen Generator (TEG) ist ein Teil des sogenannten „Energy Harvesting“. Am Lehrstuhl für Intelligente Mikrosysteme werden solche TEGs in Dünnschichttechnik prozessiert. Um diese testen zu können, soll im Rahmen der angebotenen Projektgruppe eine Messumgebung entwickelt und realisiert werden.

Die Messumgebung soll aus einem Heizelement und einer aktiven Kühlung bestehen. Durch Temperaturfühler, welche möglichst nah am zu testenden Substrat liegen sollen, soll die eingeprägte Temperaturdifferenz bestimmt werden. Die aus diesem Temperaturgradienten erzeugte Thermospannung soll durch besonders hochauflösende Messkomponenten aufgenommen werden und über die Zeit gespeichert werden. Zusätzlich ist auch die Messung des Stroms relevant. So könnte aus der elektrischen Leistung und dem Wärmestrom der Wirkungsgrad des TEGs berechnet werden. Die Messung und Berechnung sollte rechnergesteuert erfolgen (z.B. mittels LabVIEW). Der Messplatz sollte für quadratische Proben mit einer Kantenlänge von 2 cm sowie für 2“ und 4“ Wafer ausgelegt werden. Neben der aktiven Kühlung sollte ein schneller Umbau auf eine passive Kühlung möglich sein. Da an Kühlsystemen immer die Gefahr der Kondenswasserbildung besteht, sollte sich letztendlich die gesamte Messumgebung in einer Stickstoffatmosphäre befinden.

Aufgabenbereiche:
- Literaturrecherche zwecks Einarbeitung in das Funktionsprinzip des TEGs
- Aufbau eines rechnergesteuerten Heiz- und Kühlsystems
- Einbindung von Temperaturaufnehmern
- Auslegung für 2x2 cm² Proben sowie für 2“ und 4“ Wafer
- Hochauflösende Strom- und Spannungsmessung
- Integrieren einer Möglichkeit zum einfachen Umbau auf eine passive Kühlung
- Durchführung der Messungen unter Stickstoffatmosphäre
- Technische Dokumentation