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Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Kohlenstoff-Allotrope für thermoelektrische Anwendungen

Donnerstag (19.09.2019)
16:30 - 17:00 Uhr Eselstall

Ein thermoelektrischer Generator (TEG) kann zur Energierückgewinnung durch die Umwandlung von Abwärme in elektrische Energie eingesetzt werden. Dabei verwenden solche Generatoren thermoelektrisch aktive Materialien, die aus einer Temperaturdifferenz direkt elektrische Energie erzeugen können und dabei vollkommen ohne bewegliche Teile auskommen. Großtechnische Anwendung von TEGs gibt es bisher jedoch nicht, weil herkömmliche thermoelektrische Materialien meist selten, giftig oder nicht dauerhaft temperaturstabil sind.

Unser Ziel ist es, neue effiziente thermoelektrische Materialien mit guter Verfügbarkeit auf Basis von Kohlenstoff-Allotropen zu entwickeln und daraus erste TEG-Prototypen zu bauen. Hier zeigen wir eine TEG, welcher aus drei Arten von Kohlenstoff-Allotropen mit unterschiedlichen Eigenschaften aufgebaut ist: mikrokristalliner Diamant für den schnellen Wärmetransport, sowie p-leitender nanokristalliner Diamant und n-leitfähige Graphen-Nanowalls als aktive Materialien für die Energieumwandlung. Die Materialien wurden als freistehende Folien durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD) hergestellt und lasergeschnittene Teile der Folien wurden mit einem aktiven Silber-Titan-Lot zur Herstellung des TEGs miteinander verlötet. Dieser TEG wurde bis zu einer Temperaturdifferenz von 200 K getestet, wobei eine Leerlaufspannung von über 120 mV und eine Ausgangsleistung von 118 µW generiert werden konnte.

 

Sprecher/Referent:
Rudolfs Borchardt
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Weitere Autoren/Referenten:
  • Timo Fromm
    Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
  • Dr. Stefan M. Rosiwal
    Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg