[25.05.2012] Ein Projekt zum umweltverträglichen Bau thermoelektrischer Generatoren, an dem die Nanostrukturtechniker der Universität Duisburg-Essen (UDE) grundlegend beteiligt sind, ist auf der InnoMateria in Köln mit dem ersten Platz des gleichnamigen Awards ausgezeichnet worden.

Zusammen mit dem Institut für Energie- und Umwelttechnik (IUTA) und der Gesellschaft für Schweißtechnik International haben die Wissenschaftler einen thermoelektrischen Generator entwickelt, der aus nanostrukturiertem Silizium besteht. Thermogeneratoren können Temperaturunterschiede direkt in nutzbare, elektrische Energie umwandeln. Bisher sind dafür aber Materialien im Einsatz, die entweder selten und damit teuer oder umweltschädlich sind, zum Beispiel Tellur oder Blei.

Das in diesem Projekt verwendete Silizium hingegen ist in rauen Mengen vorhanden und gesundheitlich unbedenklich. In seiner nanostrukturierten Form vereint es zwei Eigenschaften, die für thermoelektrische Generatoren essenziell sind: Es leitet den elektrischen Strom extrem gut, Wärme dagegen sehr schlecht. Letzteres ist wichtig, damit der ausschlaggebende Temperaturunterschied möglichst lange erhalten bleibt.

Der Keim für das von der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) geförderte Projekt wurde bereits vor drei Jahren im NanoEnergieTechnnikZentrum (NETZ) gelegt, in dem Wissenschaftler der UDE und des IUTA bereits seit langem zusammenarbeiten und an neuen, nanostrukturierten Materialien für energietechnische Anwendungen forschen. So war es möglich, alle Prozessschritte innerhalb des Projekts durchzuführen.

In ihrer Syntheseanlage im Technikumsmaßstab stellten die IUTA-Mitarbeiter die hochspezifischen Silizium-Nanopartikel her. In der Nanostrukturtechnik der UDE wurde das Pulver gesintert und metallisiert und schließlich bei der Gesellschaft für Schweißtechnik zum fertigen, gegenüber hohen Temperaturen und äußeren Einflüssen widerstandsfähigen Generator verlötet. Wenn im weiteren Projektverlauf gezeigt wird, dass dieser zudem einen guten Wirkungsgrad aufweist, macht ihn das auch für die industrielle Nutzung interessant.

Dr. Gabi Schierning aus der Nanostrukturtechnik der UDE hat das Projekt am 22. Mai in Köln vertreten. Ihr Vortrag, zusammen mit dem rund 18 mm breiten, 21 mm langen und 6 mm hohen Beweis des Projekterfolgs, führte dazu, dass die Zuhörer aus den sechs im Voraus nominierten Innovationen den thermoelektrischen Generator zum Sieger kürten.

„Dieser Erfolg ist das Resultat harter Arbeit auf Seiten aller Beteiligten“, resümiert Schierning. „Uns ist aber natürlich klar, dass wir noch nicht am Ende unserer Möglichkeiten angekommen sind. Für die Zukunft haben wir uns vorgenommen, die Effizienz unser nanokristallinen Thermoelektrika noch weiter zu steigern und außerdem mit dem Generator zu höheren Einsatztemperaturen zu kommen.“ Das muss aber noch einen Moment warten: Zuerst steht die große Feier als Dankeschön für die Mitarbeiter an, die das Preisgeld von 2.000 Euro möglich macht.

Redaktion und Kontakt:
Birte Vierjahn, CENIDE – Center for Nanointegration Duisburg-Essen
0203/379-1456, birte.vierjahn@uni-due.de, www.cenide.de

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