Ausschreibungen

Projektarbeiten

Aktuelle Themen für das Forschungsbezogene Projektseminar finden Sie jeweils zu Beginn des Wintersemesters auf den entsprechenden OPAL-Seiten. Möchten Sie Ihre problemorientierte Projektarbeit bei uns anfertigen, können wir Ihnen gern jederzeit individuelle Themen anbieten.


Bachelor- und Masterarbeiten

Im Folgenden finden Sie einige Beispiele für mögliche Themen. Haben Sie Interesse, eventuell auch an anderen Fragestellungen, die in unserer Gruppe bearbeitet werden, nehmen Sie bitte Kontakt zu uns auf.


Stellenausschreibung Hilfskraft Physikdidaktik

  • Wissenschaftliche Hilfskraft
  • Ansprechpartner: Mateo [dot] Urenaatphysik [dot] tu-freiberg [dot] de
  • Weitere Informationen: Ausschreibung

Das Institut für Experimentelle Physik der TU Bergakademie Freiberg sucht eine studentische oder wissenschaftliche Hilfskraft (gerne auch mit Bachelor) für die Unterstützung in dem vom Europäischen Sozialfonds geförderten Projekt „Ausgleich unterschiedlicher fachlicher und nichtfachlicher Qualifikationen in der Studieneingangsphase“. Für unsere natur- und ingenieurwissenschaftlichen Studiengänge wird zum Ausgleich fehlender Grundlagen in den Naturwissenschaften ein Vorbereitungskurs vor Semesterbeginn für das Teilgebiet Physik entwickelt, da hier Defizite bei den Studienanfängern vorhanden sind. Die Vorkenntnisse der Teilnehmer sollen vorab in einem Online-Test und während der Veranstaltung durch Clicker-Umfragen abgefragt werden. Damit können die Schwerpunkte der Übungen in naturwissenschaftlichen Grundlagenmodulen sowie die E-Learning Inhalte auf den im jeweiligen Vorkurs erfassten Wissensstand angepasst werden. Unter Verwendung verschiedener Methoden sollen Lehrmaterialien für den Vorkurs und die Übungen im ersten Semester erstellt oder überarbeitet werden. Zusätzlich soll bei der Durchführung des Vorkurses sowie der Übungen mitgeholfen werden.


Stromkollektoren für rohstoffeffiziente und hoch-energiedichte Lithium-Ionen-Batterien

  • Bachelorarbeit oder Masterarbeit
  • Ansprechpartner: Tilmann [dot] Leisegangatphysik [dot] tu-freiberg [dot] de

Eine wiederaufladbare Batterie, ein Akkumulator, wandelt im Ladefall Strom, also elektrische Energie in chemische Energie und im Entladefall chemische in elektrische Energie um. Hierbei finden an den Elektroden der Batterie Redoxreaktionen statt. Die für diese Reaktionen benötigten oder durch diese Reaktionen abgegebenen Elektronen müssen zu und abgeführt werden. Dies ermöglichen die sogenannten Stromsammler, auch Stromkollektoren genannt. Im Falle der Lithium-Ionen-Batterie stellen eine Aluminium- und eine Kupferfolie die Stromsammler dar. Um den Materialeinsatz zu minimieren und die Energiedichte der Batterien weiter zu erhöhen sind jedoch neue Ansätze erforderlich. Beispielsweise können dafür die vergleichsweise teuren Kohlenstoffnanoröhren eingesetzt werden. Andere Ansätze betreffen leitfähige Gewebe. Doch können die Gewebe die gleichen elektrischen, mechanischen und thermischen Eigenschaften aufweisen wie die Folien?

Dieser Fragestellung soll durch die Präparation von Elektroden, inklusive Stromkollektoren, sowie den Aufbau und die elektrochemische Charakterisierung von Akkumulatoren nachgegangen werden. Die Arbeiten erfolgen in Kooperation mit der elfolion GmbH.


Festkörperelektrolyte für Natrium-Ionen-Festkörperakkumulatoren

  • Bachelorarbeit oder Masterarbeit
  • Ansprechpartner: Tilmann [dot] Leisegangatphysik [dot] tu-freiberg [dot] de

Der Markt der Energiespeicher wird zunehmend größer. Treiber sind der Ausbau der regenerativen Energien sowie der Elektromobilität. In den nächsten Jahren wird der Bedarf an Rohstoffen für Batteriespeicher daher signifikant um einen Faktor 10 ansteigen. Um die Rohstoffversorgung zu gewährleisten sowie die Preise gering zu halten ist daher eine Diversifizierung der Energiespeichertechnologien sinnvoll. Natrium ist im Vergleich zu Lithium um mehr als einen Faktor 1300 häufiger in der Erdkruste enthalten, sodass die Rohstoffversorgung und Preisstabilität hier als besser eingeschätzt werden. Festkörperakkumulatoren sind Energiespeicher ohne flüssige Komponente. Der sogenannte flüssige Elektrolyt wird hier gegen einen Festkörper ausgetauscht. Dies verspricht höhere Energiedichten und Sicherheit zu niedrigeren Kosten als die heute üblichen Lithium-Ionen-Batterien. Damit gelten Festkörperakkumulatoren als nächster großer Entwicklungssprung bei Energiespeichern. Insbesondere forschen neben Volkswagen und Renault-Nissan insbesondere BMW und Toyota intensiv an dieser Technologie. Natrium-Ionen-Festkörperakkumulatoren stellen eine vielversprechende Alternative dar.

Im Rahmen der Arbeit sollen Festkörperelektrolyte synthetisiert und strukturell sowie elektrochemisch charakterisiert werden.


Konzepte zur Realisierung eines Aluminium-Ionen-Akkumulators

  • Bachelorarbeit oder Masterarbeit
  • Ansprechpartner: Tilmann [dot] Leisegangatphysik [dot] tu-freiberg [dot] de

Der Ausbau der erneuerbaren Energien und die wachsende Zahl von Elektrofahrzeugen und mobilen Geräten erfordern eine verbesserte und kostengünstige elektrochemische Energiespeicherung. Um den zukünftigen Bedarf an Energiespeicherung zu decken, sind neuartige Materialsysteme mit hohen Energiedichten, leicht verfügbaren Rohstoffen und Sicherheit erforderlich. Derzeit dominieren Lithium und Blei hauptsächlich den Batteriemarkt, aber neben Kobalt und Phosphor kann Lithium auch in Zukunft erhebliche Versorgungsengpässe aufweisen. Daher wird die Suche nach neuen Chemikalien in Zukunft immer wichtiger, um die Batterietechnologien zu diversifizieren. Hier erscheint das Konzept einer wiederaufladbaren Aluminium-Ionen-Batterie vielversprechend, bei der metallisches Aluminium als negative Elektrode verwendet wird. Dies bietet zum einen den Vorteil einer viermal höheren volumetrischen Kapazität (theoretisch) im Vergleich zu Lithiumanaloga. Andererseits ist Aluminium das am häufigsten vorkommende Metall in der Erdkruste. Es gibt eine ausgereifte Industrie- und Recyclinginfrastruktur, die Aluminium sehr kostengünstig macht. Dieses technologische Potenzial konnte bisher nicht ausgeschöpft werden, da noch keine geeigneten positiven Elektroden und Elektrolytmaterialien vorhanden sind.

Ziel der Arbeiten sind die Präparation und die elektrochemische Charakterisierung neuer Kathoden und Festelektrolytmaterialien.


Simulation der Röntgenfluoreszenz von Schichtstapeln

  • Bachelorarbeit oder Masterarbeit
  • Ansprechpartner: Hartmut [dot] Stoeckeratphysik [dot] tu-freiberg [dot] de

Bei der Prozessierung dünner Schichten stellt sich unabhängig von der Abscheidemethode zunächst immer die Frage nach Zusammensetzung und Dicke der erzeugten Schichten. Eine Methode zur Beantwortung dieser Fragestellung ist die Röntgenfluoreszenzanalyse, die zerstörungsfrei für annähernd alle Materialien angewandt werden kann. Gemessen werden dabei die Fluoreszenzintensitäten bei verschiedenen Röntgenwellenlängen, die charakteristisch für die in der Probe vorhandenen Elemente sind. Einfluss auf die Intensitäten nehmen sowohl die chemische Zusammensetzung als auch die Dicken der vorhandenen Schichten, da die emittierte Fluoreszenzstrahlung einerseits im Schichtstapel wieder absorbiert werden kann, andererseits aber auch weitere Linien anregt. Zur Simulation kann daher ein Matrixmodell eingesetzt werden, das die Emission und Absorption der einzelnen Schichten miteinander verknüpft. Aufgrund der Analogie zur Röntgenreflektometrie an dünnen Schichten, kann ein dafür vorhandenes Simulationsprogramm auf das beschriebene Problem angepasst werden. Aufgabe der Arbeit ist daher die Umsetzung des Modells für die Röntgenfluoreszenz von Schichtstapeln unter Anpassung des vorhandenen Codes.


Arbeiten in Kooperation mit InfraTec

Themenangebote in Kooperation mit der Firma InfraTec GmbH in Dresden finden Sie in folgendem PDF.