Im solarportal24-Linkverzeichnis finden Sie schnell, einfach und kostenlos kompetente Ansprechpartner/innen für Ihre Fragen rund ums Thema Solarenergie, Erneuerbare Energien und mehr.
Architekten (22)
Berater (61)
Energieagenturen (9)
Finanzierung (17)
Forschung & Entwicklung (3)
Fort- und Weiterbildung (3)
Großhändler (54)
Handwerker (207)
Händler (69)
Komplettlösungen (22)
Medien (7)
Montagegestelle (7)
Planer (42)
private Solarseiten (15)
Solarhersteller (64)
Solarversicherungen (15)
Verbände/Vereine (13)
Versandhandel (15)
Ökologisch Bauen (12)
Mitmachen
Login / Eintrag ändern


Zurück zu den Nachrichten... Diesen Artikel ausdrucken
22.09.2007

Jülicher Physiker entschlüsseln Faktor für effiziente Thermoelektrizität

Neben einem effizienteren Umgang mit Energie steht die Suche nach Alternativen in der Energieerzeugung an vorderster Stelle der Zukunftsagenda. Physiker des Forschungszentrums Jülich sind nun einem Phänomen auf der Spur, das den Wirkungsgrad thermoelektrischer Generatoren, die aus Temperaturunterschieden Strom herstellen, steigern könnte. So könnte Abwärme, die heute noch ungenutzt verloren geht – etwa in Müllverbrennungsanlagen oder Kraftfahrzeugen – zur Energierückgewinnung genutzt werden und gleichzeitig zum Klimaschutz beitragen.

Rappelnde Atompaare verringern die Wärmeleitfähigkeit kristalliner Materialien besonders gut, fanden die Physiker des Forschungszentrums Jülich heraus. Schwere, in Kristallen frei schwingende, hantelförmige Gebilde könnten eine Schlüsselfunktion einnehmen bei der Entwicklung von Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit und gleichzeitig hoher elektrischer Leitfähigkeit. Damit ließe sich der Wirkungsgrad thermoelektrischer Generatoren steigern, die aus Temperaturdifferenzen Strom herstellen. Bisher ungenutzte Abwärme könnte so zunehmend wirtschaftlich interessant werden.

„Unsere Erkenntnisse öffnen ganz neue Wege auf der Suche nach immer effizienteren thermoelektrischen Materialien“, freuen sich Dr. Werner Schweika und Dr. Raphaël Hermann vom Jülicher Institut für Festkörperforschung. Das Ziel ist klar: Abwärme, die heute noch ungenutzt verloren geht, etwa in Müllverbrennungsanlagen, Kraftfahrzeugen oder Blockheizkraftwerken, so vollständig wie möglich zur Energierückgewinnung zu nutzen, um gleichzeitig zum Klimaschutz beizutragen.

Thermoelektrische Materialen erzeugen eine elektrische Spannung, wenn sie einem Temperaturgefälle ausgesetzt sind. Dieses Phänomen wird in thermoelektrischen Generatoren genutzt, um elektrische Energie zu produzieren. Noch ist der Wirkungsgrad der Materialien bei der Umwandlung in Strom recht schlecht und liegt bei maximal 8 Prozent. Zum Vergleich: Kohlekraftwerke haben einen Wirkungsgrad von bis zu 45 Prozent. Das begrenzt den Einsatz der Generatoren bisher auf spezielle Anwendungen, etwa in der Raumfahrt.

Um einen besseren Wirkungsgrad zu erzielen, sind Materialen nötig, die elektrischen Strom gut leiten, Wärme dagegen schlecht. Die Herausforderung besteht darin, dass gute Stromleiter in der Regel ebenso gute Wärmeleiter sind. Solche Materialien zeichnen sich auf atomarer Ebene durch eine regelmäßige Gitterstruktur aus. Elektrizität breitet sich darin in Form von Elektronenströmen aus, Wärme in Form von Gitterschwingungen, die sich wellen-förmig durch das Material bewegen. Unregelmäßigkeiten in der Gitterstruktur, etwa fehlende Atome, können zwar die Wärmeleitfähigkeit verringern, beeinträchtigen aber auch die elektrische Leitfähigkeit.

Schweika und Hermann haben nun entschlüsselt, wie der atomare Bauplan eines altbekannten guten thermoelektrischen Materials die Kombination der scheinbar unvereinbaren Eigenschaften ermöglicht. Die Jülicher Forscher haben mit Hilfe von Neutronenstreuexperimenten und Wärmekapazitätsmessungen die Ursache für die geringe Wärmeleitfähigkeit einer Zinkantimon-Legierung untersucht.

Dabei stießen sie auf eine bisher unbekannte Form so genannter dynamischer Unordnung, die die Ausbreitung von Wärme in diesem Halbmetall behindert: Zinkantimon hat eine regelmäßige Kristallstruktur, in der atomare Hanteln mit relativ großem Gewicht lose eingebettet sind. Wenn Wärmewellen durch das Material wandern, werden auch die Hanteln in Schwingung versetzt. Auf die Wärmewellen hat das einen ähnlich störenden Effekt wie Wellenbrecher vor einer Küste auf das Meerwasser. Der Clou: Die elektrische Leitfähigkeit wird nicht behindert.

Bereits 2003 konnte Hermann nachweisen, dass einzelne Atome, eingefangen in kristallinen Käfigstrukturen, unabhängig von den Kristallgittern schwingen und die Wärmeleitfähigkeit verringern. Jetzt erbrachten er und seine Kollegen den Beweis, dass käfigartige Strukturen keine Voraussetzung für solche lokalisierten Schwingungen sind.

Quelle: Forschungszentrum Jülich

  

Vorheriger Artikel:
Der „Sonnenfänger“ gibt das Licht wieder frei
Nächster Artikel:
Conergy übernimmt niederländischen Energiespezialisten Redenko

Newsarchiv

Mai 2019 April 2019 März 2019 Februar 2019 Januar 2019 Dezember 2018 November 2018 Oktober 2018 September 2018 August 2018 Juli 2018 Juni 2018 Mai 2018 April 2018 März 2018 Februar 2018 Januar 2018 Dezember 2017 November 2017 Oktober 2017 September 2017 August 2017 Juli 2017 Juni 2017 Mai 2017 April 2017 März 2017 Februar 2017 Januar 2017 Dezember 2016 November 2016 Oktober 2016 September 2016 August 2016 Juli 2016 Juni 2016 Mai 2016 April 2016 März 2016 Februar 2016 Januar 2016 Dezember 2015 November 2015 Oktober 2015 September 2015 August 2015 Juli 2015 Juni 2015 Mai 2015 April 2015 März 2015 Februar 2015 Januar 2015 Dezember 2014 November 2014 Oktober 2014 September 2014 August 2014 Juli 2014 Juni 2014 Mai 2014
 



  solarportal24.de Impressum | Neue Einträge | Top Links | Top Partner | 07.12.2019 21:16
                                                                 News_V2