Schwerpunkt Messtechnik und Sensorik

Intelligente Kombination von Heizsystemen für Wohnräume zum behaglichen und netzverträglichen Heizen mit regenerativen Energien

Lehrstuhl für Mess- und Regeltechnik (MRT)

Projektstart: 2015

Finanzierung: Bayerisches Technologiezentrum für privates Wohnen / Energiecampus Erlangen

Projektpartner: Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik der Universität Erlangen-Nürnberg; ait-deutschland GmbH; Frenzelit Werke GmbH; SWW Wunsiedel; TB Engineering Hof.

Inhalt/Ziele: Die Vision hinter diesem Projekt ist eine intelligente Heizung (Smart Heating) in einem intelligenten Haus (Smart Home) mit Anbindung an ein intelligentes Versorgungsnetz  (Smart Grid). Im Mittelpunkt steht nicht das Heizen von Räumen, sondern die Behaglichkeit der Bewohner in diesen Räumen. Es soll daher auf ein intelligentes und dynamisches Heizsystem hingearbeitet werden, das die Behaglichkeit der Bewohner in den Fokus rückt und trotzdem energieeffizient bleibt: Es soll nur geheizt werden, wenn sich Personen im Raum aufhalten und nur an deren Aufenthaltsort. Dies wird erreicht, indem eine Strahlungsheizung mit infrarotstrahlenden Heizfolien kombiniert wird mit einer wärmepumpengespeisten Konvektionsheizung, die für eine (kühle) Grundtemperatur sorgt. Diese Absenkung der Grundtemperatur und die bedarfsgerechte Zuheizung durch die IR-strahlenden Heizfolien spart erstens Energie ein und ermöglicht es zweitens, über den Strom für die Wärmepumpe und die Heizfolien regenerative Energien zum Heizen zu nutzen. In der ersten Projektphase wird die Systemarchitektur inklusive IR-strahlender Heizfolien, Sensorik und Regeleinrichtungen festgelegt und detaillierter untersucht, wie sich der größtmögliche Nutzen aus dem neuartigen Ansatz ziehen lässt.

 


Beladungserkennung von Dieselpartikelfiltern mittels Hochfrequenztechnik

Lehrstuhl für Funktionsmaterialien (FM), Lehrstuhl für Mess- und Regeltechnik (MRT)

Projektstart: 2011

Finanzierung: DFG

Projektpartner: -

Inhalt/Ziele: Die Funktionsüberwachung von Dieselpartikelfiltern und die Bestimmung der Partikelbeladung kann direkt und berührungslos über Hochfrequenztechnik erfolgen anstatt über den Differenzdruck. Durch die Rußbeladung ändert sich die Resonanzfrequenz des Filters, wobei das metallische Gehäuse als Hohlraumresonator wirkt. Erste Messungen ergaben einen direkten Zusammenhang zwischen der abgeschiedenen Rußmasse und den Hochfrequenzparametern. Die Hochfrequenzanalyse deckte sich dabei mit den Kurven der etablierten Differenzdrucktechnik.

 


Regelung von Benzinmotoren mittels hochfrequenzbasierte Katalysatorzustandserkennung

Lehrstuhl für Funktionsmaterialien (FM), Lehrstuhl für Mess- und Regeltechnik (MRT)

Projektstart: 2008

Finanzierung: DFG

Projektpartner: -

Inhalt/Ziele: Die hochfrequenzbasierte Zustandserkennung erlaubt die direkte in-situ Überwachung des Füllstands des Saustoffspeicher von Drei-Wege-Katalysators (Three-Way Catalyst, TWC) und kann somit die indirekte Regelung über Lambda-Sonden ersetzen und zu einem besseren Schadstoffumsatz beitragen. Berührungslos werden über eine Antenne Mikrowellen in den Katalysator eingekoppelt und die Streuparameter ausgewertet. Zahlreiche Untersuchungen an Synthesegasanlagen als auch an Motorprüfständen in Verbindung mit impedimetrischen Messungen an den TWC Materialien bei variierenden Gaszusammensetzungen und Simulationen zeigten die Eignung dieser neuen Messmethode zur Füllstandsdiagnose.

 


Thermoelektrische Gassensoren auf Basis fester Ionenleiter (Entropiesensoren)

Lehrstuhl für Funktionsmaterialien (FM)

Laufzeit : 2008-2011

Finanzierung: DFG

Projektpartner: Physikalisch Chemischen Institut der Justus-Liebig-Universität Gießen (Prof. Dr.

Jürgen Janek)

Inhalt/Ziele: Ionenleiter wurden als gassensitive Materialien für thermoelektrische Gassensoren untersucht. Zirkonoxid als Sauerstoffionenleiter, zeigt eine vom Sauerstoffpartialdruck abhängige Thermokraft in magerer Atmosphäre mit einer wie aus der Theorie zu erwartenden halb-logarithmischen Kennlinie.

Querempfindlichkeiten zu anderen Gasen und der Temperatur sind gering, allerdings zeigt sich eine Alterung bei höheren Temperaturen. Des Weiteren wurden verschiedene Protonenleiter (Feststoffsäuren) thermoelektrisch hinsichtlich ihrer Empfindlichkeit und Selektivität auf Wasserstoff untersucht.

 


Direkte Bestimmung von Koksdepositen auf Festbettkatalysatoren durch elektrische Sensoren

Lehrstuhl für Funktionsmaterialien (FM)

Laufzeit: 2006 - 2010

Finanzierung: DFG

Projektpartner: Prof. Dr.-Ing. Andreas Jess, Lehrstuhl für Chemische Verfahrenstechnik, Universität

Bayreuth

Inhalte/Ziele: Die Koksdeposition wurde mittels Sensoren, welche aus elektrisch kontaktierten Al2O3- und Cr2O3-Katalysatorpartikeln bestanden, in zwei Laboranlagen (Festbettschüttung und Magnetschwebewagenreaktor) impedimetrisch und gravimetrisch untersucht. Damit war es möglich, sowohl den Verkokungsprozess als auch den Regenerationsvorgang (Koksabbrand) von Einzelpartikeln innerhalb einer Katalysatorschüttung in-situ und ortsaufgelöst zu verfolgen. Es konnte gezeigt und quantitativ modellhaft begründet werden, wie sich mit zunehmender Koksmasse der Betrag der Impedanz durch die Ausbildung leitfähiger Pfade exponentiell verringert.

 


Oxidkeramischer Kohlenwasserstoff-Gassensor

Lehrstuhl für Funktionsmaterialien (FM)

Laufzeit: 2005 - 2009

Finanzierung: BFS im Rahmen des Forschungsverbundes FOROXID

Projektpartner: Siemens AG, München

Inhalte/Ziele: Mit konduktometrischen, planaren, halbleitenden Metalloxid-Gassensoren können Abgasschadstoffe, wie beispielsweise unverbrannte Kohlenwasserstoffe, preiswert detektiert werden. Um die störende Empfindlichkeit auf Sauerstoff zu eliminieren, wurde mittels FEM-Simulationen eine gefügte Sensorplattform entwickelt welche mit Hilfe einer sauerstoffionenleitenden Pumpzelle die Sauerstoffkonzentration an der gassensitiven Schicht einstellt.

 


Neuartiges Verfahren zur selektiven Entstickung von Kfz-Abgasen mittels Ionenleiter, NOx-speicherndem Werkstoff und poröser Diffusionsbarriere

Lehrstuhl für Funktionsmaterialien (FM)

Laufzeit : 2005-2008

Finanzierung: DFG

Inhalt/Ziele: Bei der elektrochemischen Entstickung können durch Anlegen einer Spannung an einen Sauerstoffionenleiter Stickoxide zersetzt und die dabei entstandenen Sauerstoffionen abgepumpt werden. Umgekehrt kann Wasser elektrochemisch zersetzt werden und mittels eines Protonenleiters Wasserstoff als NOx-Reduktionsmittel zugeführt werden. Die Kombination mit einem NOx-Speichermaterial erhöht dabei in beiden Fällen die Effizienz im mageren Abgas. Eine Machbarkeitsstudie unter verschiedenen Parametern (Gase und Temperatur) und der Beteiligung verschiedener Materialien wurde durchgeführt. Die Simulation einer Diffusionsbarriere unterstützte dabei die experimentelle Arbeit.

 

Anschrift

Prof. Brüggemann
Prof.-Rüdiger-Bormann-
Straße 1
95447 Bayreuth

T. 0921 - 55-6801
F. 0921 - 55-6802