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Der Verbrennungsmotor wird in den nächsten 2 Jahrzehnten das dominierende Antriebskonzept bleiben. Die Weiterentwicklung der Motorentechnik wird primär durch CO 2 - Ausstoß reduzierende Maßnahmen geprägt. Großes, noch nicht genutztes Potenzial, liegt in der Nutzung der Abgaswärme. Durch die Integrierung eines thermoelektrischen Generators in den Abgasstrang soll ein Teil dieser ungenutzten Energie mit Hilfe der Thermoelektrik verwertet werden. Ein thermoelektrischer Generator ist ein Wärmeübertrager mit integrierten thermoelektrischen Modulen zum Zwecke der Stromerzeugung. Für eine optimale Wärmeleitung vom Wärmeübertrager zum thermoelektrischen Modul können nur stoffschlüssige Verbindungstechniken verwendet werden. Des Weiteren sollen die thermoelektrischen Module druckfrei in die Wärmeübertragerstruktur integriert werden. Zunächst werden auf Keramik und Stahl basierende Substrate für den Aufbau thermoelektrischer Module für den zyklischen Betrieb bis 450 ˚C entwickelt und getestet. Ein auf Stahl basierendes Substrat mit eingebranntem Dielektrikum als elektrische Isolierung und aufgesinterten Nickelleiterbrücken ist aussichtsreich. Jedoch bilden sich Risse in der dielektrischen Schicht. Das Substrat erfüllt dennoch die Anforderungen an die Planparallelität. Des Weiteren wird an einer thermomechanischen Spannungsentkoppelung durch eine Flüssigmetallschicht geforscht. Diese Flüssigmetallschicht soll im Inneren des thermoelektrischen Moduls eine starre, stoffschlüssige Verbindung ersetzten und eine horizontale Bewegung aufgrund der thermischen Ausdehnung kompensieren. Dazu werden verschiedene Flüssigmetalllegierungen in Kontakt mit metallisierten Keramiken gebracht und das Benetzungsverhalten und die chemische Stabilität analysiert. Eine mit Wolfram und Nickel beschichtete Al2O3- Keramik wird von einer Indium-Silber-Legierung benetzt, ohne die Metallisierung auf der Keramik vollständig zu lösen. Abschließend werden ein starres, stoffschlüssig gefügtes thermoelektrisches Modul und ein Modul mit Flüssigmetallschicht aufgebaut, getestet und verglichen. Beide Module zeigen nach einer thermischen Zyklierung eine Schädigung im Dielektrikum beziehungsweise in den thermoelektrischen Materialien auf. Die metallisierte Keramik auf der Heißseite des Moduls mit Flüssigmetalleinlage zeigt keine Schädigung. Die thermomechanische Spannungsentkoppelung hat partiell funktioniert.

Providing flow analysis in case of aggressive and hot liquids is a complicated task, especially when liquid's composition and, hence, its physical properties, are unknown. Contactless techniques are the most promising methods for liquid metal flow rate control and some of these methods are based on electromagnetic induction of breaking force acting on an electrically conductive fluid which is moving through a magnetic field. One of the techniques is time-of-flight Lorentz force velocimetry (LFV). By using the method one can estimate volumetric flow rate without knowing of electrical conductivity, magnitude of magnetic field or characteristic dimension. The most important and crucial challenge within the technique is detection of small fluctuations of Lorentz force value. In this article we will focus on application and investigation of time-of-flight LFV.

Flow rate and velocity measurement in opaque and aggressive liquids such as metal melts is a challenging task in scopes, where flow should be controlled. Optical measurement techniques as well as submerging probes or control units cannot be applied in this highly severe environment; hence, contactless methods are of interest for practical flow control. One branch of such techniques is flow rate estimation by measurement of electromagnetic parameters. In this paper we present working principle and experimental results of a such contactless electromagnetic technique - time-of-flight Lorentz force velocimetry (LFV), which allows determine the flow rate of liquid metals. The principle is based on measurement of Lorentz force that generated inside liquid metal under its motion through magnetic field, because the force linearly depends on flow rate. The method needs neither additional calibration nor information about fluid properties and magnetic field magnitude.