[05.03.2014] Für die Entwicklung eines thermoelektrischen Generators aus umweltfreundlichem Material wird Dr. Gabi Schierning am 10. März mit dem Innovationspreis NRW 2014 in der Kategorie „Nachwuchs“ ausgezeichnet. Die 35-Jährige leitet am Center for Nanointegration (CENIDE) der Universität Duisburg-Essen (UDE) eine Nachwuchsgruppe, die sich mit der Umwandlung von Wärme in elektrischen Strom befasst.

„Vielleicht für Forschungsreisen oder neue Geräte – ich weiß es noch nicht“, antwortet die Werkstoffwissenschaftlerin auf die Frage, wofür sie das Preisgeld von 50.000 Euro verwendet. Geld zur freien Verfügung ist in der Wissenschaft sehr selten, meist ist es strikt zweckgebunden. Mehr noch als diese Summe freut sie das Renommee, das mit der Auszeichnung verbunden ist.

Zusammen mit anderen UDE-Wissenschaftlern entwickelte ihr Team einen thermoelektrischen Generator, der aus nanostrukturiertem Silizium besteht. Thermogeneratoren können Wärmeunterschiede direkt in nutzbare elektrische Energie umwandeln und so, vereinfacht gesagt, Strom aus Wärme erzeugen. Die Idee ist erst einmal nicht neu, aber bisher sind dafür Materialien im Einsatz, die entweder selten und damit teuer oder umweltschädlich sind, zum Beispiel Tellur oder Blei. Schierning hingegen verwendet Silizium; es ist das zweithäufigste Element der Erdkruste und gesundheitlich unbedenklich.

Damit es für die Thermoelektrik geeignet ist, muss das Silizium nanostrukturiert sein, das heißt: Unter einem Elektronenmikroskop ist zu erkennen, dass es aus vielen einzelnen Partikeln besteht, die an ihren Grenzen zusammenkleben. Nur in dieser Form besitzt das Silizium Eigenschaften, die für thermoelektrische Generatoren essenziell sind: Es leitet den elektrischen Strom extrem gut, Wärmestrom dagegen sehr schlecht. Letzteres ist wichtig, damit der ausschlaggebende Temperaturunterschied möglichst lange erhalten bleibt. Denn ohne Temperaturdifferenz kein Strom. „Die Kunst ist es, einen Hindernisparcours für den Wärmestrom zu bauen, aber gleichzeitig die elektrische Leitfähigkeit möglichst wenig zu beeinflussen“, erklärt Schierning.

Ihre Generatoren sind für hohe Temperaturen konzipiert, möglich wäre es also, sie an heißen Rohrleitungen der chemischen Industrie oder – ganz alltäglich – am Abgasstrang des Dieselmotors beim PKW anzubringen. Hier könnte der recycelte Strom direkt ins Bordnetz gespeist werden, um die immer aufwändigere Technik zu unterstützen.

Die Wissenschaftlerin hofft, dass ihre Technologie in rund zehn Jahren auf dem Markt angekommen ist. „Bis dahin arbeiten wir weiter daran, die Effizienz der Generatoren noch zu steigern.“ Und auch das nächste Ziel hat Schierning schon ins Auge gefasst: Thermoelektrische Generatoren, die keinen direkten Kontakt zum heißen Material brauchen, sondern mit Strahlungswärme funktionieren. Die heimische Stahlindustrie mit ihren 1000 Grad heißen Brammen könnte das interessieren.

Die Preisverleihung findet am 10. März in der K21 Kunstsammlung Nordrhein-Westfalen in Düsseldorf statt. Die Festrede hält die NRW-Ministerpräsidentin Hannelore Kraft.

Redaktion und Kontakt: Birte Vierjahn, Tel. 0203 379 8176, birte.vierjahn@uni-due.de

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