Du er her: AU » Om AU » Institut for Kemi » Videnudveksling » Studieretningsprojekter - SRP » SRP-forløb på Institut for Kemi » Syntese af et termoelektrisk materiale og samling af et termoelektrisk modul

Syntese af et termoelektrisk materiale og samling af et termoelektrisk modul

Termoelektriske (TE) materialer har over de sidste 15 år haft en stor interesse, pga. nye ideer til at forbedre deres effektivitet. TE materialer kan kombineres, så de danner et såkaldt TE modul, der enten kan producere en elektrisk spænding via en temperaturgradient eller danne en temperaturgradient fra en elektrisk spænding. I et TE modul er der ingen bevægelige dele, hvilket betyder, at der ikke er nogen rystelser, der kan ødelægge modulet eller lave noget støj.

Et godt TE materiale bør være god til at lede elektrisk strøm, men dårlig til at lede varme. Dette er i midlertidigt svært at opnå, da der tit er en stærk sammenhæng mellem de to størrelse. Et strømgenerende modul fungerer ved, at ladningsbærere diffunderer fra den kolde til den var ende af materialet, mens de termiske vibrationer, varmen, helst ikke bevæger sig med. Ladningsbærere kan være elektroner, det er dem der i et n-type TE materiale, eller ”huller” dvs. en række af elektroner hvor der mangler nogle få, de er i p-type TE materialer. Når ladningsbærerne bevæger sig gennem materialet bliver der opbygget et spændingsfald og kombineres et n- og et p-type element i hvert deres ben kan spændingsfaldet udnyttes til at drive f. eks. en pære. TE strømgenerende moduler vil kunne hjælp med at indvinde noget af den spildvarme der bliver produceret i alle industrielle processer og dermed være med til at sænke vores energiforbrug.

I dette SRP projekt vil det være muligt at lave dit eget TE modul og sammenligne det med et kommercielt tilgængeligt modul. I syntesen vil der være mulighed for at lave både et p- og n-type ben til et modul af Bi2Te3 ved normal uorganisk ”shake’n’bake” eller et n-type Mg2Si ved hjælp af direkte syntese ved Spark Plasma Sintering (SPS) metoden. Princippet bag ”shake’n’bake” metoden, er at man blander og knuser reaktanterne til syntesen, ofte rene metaller eller oxider, grundigt, hvorefter blandingen presses til en pille og opvarmes til meget høje temperaturer, f.eks. 1300 K. Ved SPS metoden tages de rene grundstoffer og kuglemølles til et fint pulver. De pakkes i en matrice af carbon og sættes under et højt tryk. Stempler og matricen leder strøm, så ved at lede op til 2000 ampere gennem prøven smelter udgangsmaterialerne. Begge synteser kan udføres på én dag.

Der vil blive optaget pulverrøntgendiffraktogrammer af de syntetiserede produkter for at afgøre om det er lykkedes at syntetisere det ønskede stof, og de fysiske egenskaber, der er vigtige for TE materialer, måles.

Deltagerantal
  • Max. 6 elever pr. hold
Gymnasiefag
  • Kemi
  • Fysik
Institut
Sted
Dato(er) hvor forløbet udbydes på AU
  • Der vil først blive fastlagt datoer i efteråret 2014
Tidsramme
  • Forløbets praktiske del afvikles over én dag og vil være i tidsrummet 9-18
Til læreren og elevens forberedelse
  • Forud for fremmøde på Institut for Kemi skal øvelsesvejledningen læses
eskrivelse af forløbet
  • En typisk dag vil vare fra 08.30-17.00. Programmet for dagen vil indeholde:      
    • Rundvisning
    • Klargøring af materialer
    • Udførelse af syntesen
    • Samling af TE modulet
    • Gennemgang af fysikken bag TE
  • Frokost er indlagt i programmet og der vil være mulighed for både at spise medbragte madpakker og købe mad i kantinen.
Forslag til faglige perspektiver
  • Vedvarende energi
  • Halvleder fysik
  • Hvordan energiressourcer influerer verdenspolitikken.
  • Beskrivelse af matematikken bag mindste kvadraters metode, der bliver brugt til Rietveld forfiningen
Inspiration til studieretningsprojektet
  • Vi modtager meget gerne eksempler på problemformuleringer fra elever og lærere, som har udført dette forløb eller lignende.
Ansøgning
  • Ansøgningsformular vil kunne tilgås her, når datoer og ansøgningsfrister er fastlagt

    Tilmeldingen foregår efter først til mølle-princippet, og tilmeldingen lukkes, når holdet er fyldt.

Rollefordeling

Undervisningen er gratis for eleverne og gymnasiet. Universitet afholder alle udgifter til materialer, apparatur og undervisning.

Gymnasieeleven står selv for at arrangere transport, forplejning og evt. overnatning. Mad kan købes til rimelige priser i universitetets kantiner.

Universitetsmedarbejdere står for undervisning og støtte i forhold til det udbudte forløb.

Det er gymnasielærerens ansvar at udarbejde problemformuleringen og synliggøre sammenhængen mellem SRP-forløbet og problemformuleringen.

Det er vigtigt at eleven møder forberedt på dagen hvor forløbet afvikles. Se info herom under beskrivelsen af de enkelte forløb.



Henvendelse om denne sides indhold: 
Revideret 11.04.2014

Her finder du Institut for Kemi

Vis detaljeret kort

Kontaktinformation

Institut for Kemi

Aarhus Universitet

Langelandsgade 140

8000 Aarhus C

Email: chem@au.dk

Telefon: 87 15 53 45

Fax: 86 19 61 99

Nyttige numre

CVR-nr: 31119103

Momsnummer/VAT: DK 3111 9103
(alle internationale køb)

P-nr: 41826614-1013139454

EAN-nr: 5798000419902

Stedkode: 3102

Enhedsnr.: 5300

Aarhus Universitet
Nordre Ringgade 1
8000 Aarhus C

E-mail: au@au.dk
Tlf: 8715 0000
Fax: 8715 0201

CVR-nr: 31119103
EAN-numre: www.au.dk/eannumre

AU på sociale medier
Facebook
LinkedIn
Twitter
YouTube

© — Henvendelser til webredaktør

Cookies på au.dk