Mehr Leistung für thermoelektrische Generatoren

Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und der Universität Tōhoku, Japan, sind dem Ziel, Abwärme bei geringen Temperaturdifferenzen in Strom zu verwandeln, nähergekommen. Ihre Arbeit ist Titelthema der aktuellen Ausgabe der Energieforschungszeitschrift Joule.

 

Auf magnetischen Dünnschichten basierende thermomagnetische Generatoren (Bild: IMT/KIT)

Viele technische Prozesse nutzen die eingesetzte Energie nur zum Teil; der Rest verlässt das System als Abwärme. Eine Möglichkeit, niedrig temperierte Abwärme zu nutzen, stellen thermomagnetische Generatoren dar. Sie basieren auf Legierungen, deren magnetische Eigenschaften stark temperaturabhängig sind. Die Forscher konnten die elektrische Leistung thermoelektrischer Generatoren, die auf Dünnschichten einer Heusler-Legierung basieren, deutlich steigern.

Sie stellten anhand einer Nickel-Mangan-Gallium-Legierung fest, dass die Dicke der Legierungsschicht und die Grundfläche des Bauelements die elektrische Leistung in entgegengesetzter Richtung beeinflussen. Aufgrund dieser Erkenntnis gelang es ihnen, die elektrische Leistung im Verhältnis zur Grundfläche um den Faktor 3,4 zu steigern, indem sie die Dicke der Legierungsschicht von fünf auf 40 Mikrometer erhöhten. Die thermomagnetischen Generatoren erreichten eine maximale elektrische Leistung von 50 Mikrowatt pro Quadratzentimeter bei einer Temperaturänderung von nur drei Grad Celsius.

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