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High-temperature stable nano-structured silicides for highly efficient thermogenerators and their contacting technology

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Abwärme in nützliche Elektrizität verwandeln

Es wurden neue thermoelektrische Materialien mit verbesserter Leistungsfähigkeit für die Umwandlung von Wärme in Elektrizität entwickelt. Diese Technologie erregte in vielen Bereichen weltweites Interesse, darunter in Bezug auf die Abwärmerückgewinnung in Autos.

Energie

Thermoelektrische (TE) Geräte sind Festkörperbauelemente, in denen Elektrizität durch einen festen Halbleiter fließt. Sie wandeln Temperaturunterschiede direkt in Elektrizität um und umgekehrt. Die potenziellen Anwendungsmöglichkeiten sind vielfältig, beispielweise zur Kühlung und Energiegewinnung. TE-Geräte verfügen nicht über bewegliche mechanische Teile und sind daher sehr verlässlich und ruhig im Betrieb. Zudem sind sie sehr klein und umweltfreundlich. Silicide sind vielversprechende Materialien für TE-Generatoren. Hierbei handelt es sich um binäre Silikonverbindungen, wie Magnesiumsilicid, oder deren feste Lösungen, die eine Mischung aus zwei Festkristallen darstellen, die als ein neuer Festkristall koexistieren. Der Hauptnachteil der TE-Materialien liegt in ihrer Energieumwandlungseffizienz, die immer noch niedrig ist und eine breite Entwicklung und Verwendung hemmt. Das EU-finanzierte Projekt "High-temperature stable nano-structured silicides for highly efficient thermogenerators and their contacting technology" (NANOSICON) sollte die Leistungsfähigkeit steigern. Die Projektpartner untersuchten die TE-Eigenschaften von Magnesiumsilicid und den entsprechenden festen Lösungen bei hoher Temperatur. Dabei überprüften sie den Einfluss der Dotierung. Dies umfasst auch das Hinzufügen bestimmter Fremdstoffe zur Minderung des elektrischen Widerstandes des Halbleiters. Anschließend charakterisierten sie die resultierenden Materialien anhand ihrer elektronischen und thermischen Transporteigenschaften. Das Projekt erzielte bemerkenswerte Verbesserungen im Zusammenhang mit der potenziellen Leistung dieser Halbleiter in TE-Anwendungen. Aus diesem Grund sind die Materialien eine ausgezeichnete Wahl für Thermogenerator-Anwendungen. Bei Fahrzeugen ist dies relevant, da die Abwärme aus den Autoabgasen in Elektrizität umgewandelt werden kann.

Schlüsselbegriffe

Silicide, thermoelektrisch, Thermogeneratoren, Energieumwandlung, Abwärmerückgewinnung

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