Der steigende Stromverbrauch im Kraftfahrzeug ohne zusätzlichen Kraftstoffverbrauch stellt die Industrie vor neue Herausforderungen. Wege dazu liegen z. B. in der Umwandlung von Abgaswärme in elektrische Energie mittels Seebeck-Effekt. In diesem Zusammenhang fehlt es bisher jedoch sowohl an geeigneten, verfügbaren Materialien als auch Aufbau- und Verbindungstechniken für Module. Die Rohrmodultechnik in der Form, dass TE Module eine stoffschlüssige Verbindung mit den Modulwänden, die Kontakte mit der Wärmequelle und der Wärmesenke, haben, ist noch nicht entwickelt worden. Der Einbau eines Moduls in ein Bauteil ist folglich ebenfalls noch nicht erfolgt. Die Entwicklung eines TE-Rohrmoduls und eines darauf aufbauenden Generators stellen neben der hierfür nötigen Materialentwicklung die zentralen Ziele des Vorhabens dar. Zunächst soll thermoelektrisches Material mit den geforderten Eigenschaften dargestellt und ein Sinterprozess zur Herstellung von Halbzeugen aus diesem Material erarbeitet werden. Diese Halbzeuge sollen zu Rohrmodulen integriert werden. Parallel werden theoretische Berechnungen durchgeführt, um das Moduldesign für eine optimale Effizienz anzupassen. Im Rahmen des Vorhabens wurden von Seiten des DLR Rechnungen zur Auslegung und Optimierung von TE-Rohrmodulen für die geplante Anwendung durchgeführt. Ein sowohl thermoelektrisch als auch mechanisch stabiles Material wurde entwickelt. Zudem wurde die nötige Prozesstechnologie zur Herstellung von Lochscheiben aus besagtem thermoelektrischen Material entwickelt. Die Machbarkeit eines Diffusionsschweißprozesses zur Verbindung der einzelnen Lochscheiben zu einem Rohrmodul wurde demonstriert. Die gefundenen Erkenntnisse lassen sich für die Umsetzung eines thermoelektrischen Genarators beispielsweise wie im Rahmen des Projektes angestrebt zur Rekuperatur von Abgaswärme in einem Kraftfahrzeug nutzen.

    The increasing need for electric energy in modern motor vehicles without additional fuel consumption poses a major challenge for the car industry. A way to meet this challenge is converting exhaust waste heat into electrical energy via the Seebeck effect. But up to now usable and available materials are missing as well as technologies for building stable modules. A technology for a tubular module joined to the module walls by material engagement has not been developed, yet. As a consequence the integration of such a module into a car component has not been done either. The central aims of this project are the development of suitable materials and a tubular thermoelectric module and its integration into a whole generator component. First a thermoelectric material with the desired performance is to be developed. A sintering process for production of semi-finished parts of this material will be developed. These parts are planned to be integrated into a module. In parallel to these experimental works theoretical calculations will be performed to optimize the module design for maximum efficiency. In the course of this project DLR performed calculations for design and optimization of tubular thermoelectric modules for the desired application in a passenger car. A thermoelectric as well as mechanical material has been developed. In addition the necessary technological processes for producing rings of aforementioned thermoelectric material have been developed. The feasibility of a diffusion welding process for the connection between single thermoelectric rings and metallic bridges to a complete tubular module has been demonstrated. The scientific findings can be used for production of thermoelectric generators to be used for waste heat recovery in a car exhaust pipe for instance.


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    Titel :

    Thermoelektrischer Generator zur Verbrauchsoptimierung in elektrifizierten Kraftfahrzeugen. Schlussbericht . Berichtszeitraum vom 01.08.2009 bis zum 30.09.2011


    Beteiligte:


    Erscheinungsdatum :

    2011


    Format / Umfang :

    31 Seiten, 16 Bilder, 2 Quellen


    Medientyp :

    Report


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch