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Wärme in Strom: Thermoelektrische Generatoren aus Nanoschichten

20.03.2017

UDE

Aufbau der Schichten von n-Typ (links) und p-Typ. Die beteiligten Elemente sind gleich, lediglich die Stapelfolge unterscheidet sich.

Sie könnten heiße Industrierohre oder Autoabgasleitungen ummanteln: Thermoelektrische Generatoren erzeugen Strom aus Wärme und gewinnen damit Energie zurück. Allerdings bestehen sie meist aus seltenen und/oder giftigen Materialien. Dass es auch anders geht, wiesen jetzt Wissenschaftler vom Center for Nanointegration (CENIDE) der Universität Duisburg-Essen (UDE) nach und lassen sich ihre Technik nun patentieren.

Thermoelektrische Generatoren funktionieren nur dann, wenn eine ihrer Seiten möglichst heiß, die andere dagegen kalt ist. Sie sollten daher selbst kaum Wärme leiten, elektrischen Strom hingegen sehr gut. Dies zu kombinieren, ist schwierig, aber eine Materialkombination aus sehr dünnen Oxidschichten leistet genau dies. Die Idee dazu hatten die UDE-Physiker Prof. Dr. Rossitza Pentcheva und Dr. Benjamin Geisler. Es ist selbst bei Hitze stabil und ungiftig.

Der Clou: Eigentlich benötigt man zwei verschiedene Materialien: eins mit mehr positiven (p-Typ) und eins mit mehr negativen (n-Typ) elektrischen Ladungen. Die beiden UDE-Forscher zeigen jedoch in Computersimulationen, dass sich beide aus derselben Materialkombination herstellen lassen. Hier reicht es, lediglich die Schichtabfolge an den nur einen Nanometer voneinander entfernten Grenzflächen zu verändern.

Geisler: „Dies ist ein ganz neuer Denkansatz. Es funktioniert und macht zudem die teuren wie schädlichen Materialien überflüssig.“

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