Entwicklungsschritte eines thermoelektrischen Moduls: Von den Ausgangselementen (rechts) über Pulvermaterial (Mitte hinten) und Halbzeugen (links) zum Modul (Mitte vorn)
Im DLR-Institut für Werkstoff-Forschung in Köln entwickeln Wissenschaftler TEG-Module für hohe Anwendungstemperaturen. Diese sollen für die Nutzung von Abwärme in stationären und mobilen Anwendungen eingesetzt werden.
Thermoelektrische Generatoren (TEG) sind in der Lage, Wärme direkt in elektrische Energie umzuwandeln. Im DLR-Institut für Werkstoff-Forschung in Köln entwickeln Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler TEG-Module für hohe Anwendungstemperaturen. Diese sollen für die Nutzung von Abwärme in stationären und mobilen Anwendungen eingesetzt werden.
Verlustwärme wieder in Energie umwandeln
Die Großforschungsanlage TEG-Tech des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) deckt die gesamte Wertschöpfungskette zur Fertigung von Modulen für TEG ab: Elf Einzelanlagen stehen zur Herstellung, Verarbeitung und Charakterisierung von thermoelektrischen Materialien sowie zum Aufbau und zur Charakterisierung von TEG-Modulen zur Verfügung. Die Entwicklung thermoelektrischer Module – die aktiven Komponenten von TEG – für Anwendungstemperaturen bis zu 600 Grad Celsius ist ein wesentliches Ziel der Abteilung Werkstoff Forschung – Thermoelektrische Materialien und Systeme.
Hierzu sind unter anderem die Herstellung, Prozessierung und Beschichtung von hocheffizienten Halbleitermaterialien und deren elektrische und thermische Kontaktierung mit Metallen zu thermoelektrischen Baugruppen notwendig. Dabei spielt die Vermessung der Leistungsfähigkeit sowohl der Materialien als auch der Baugruppen eine wesentliche Rolle zur Bewertung der eingesetzten Technologien.
Mit der TEG-Tech können bekannte Materialien optimiert, neue Materialklassen synthetisiert und untersucht werden hinsichtlich ihrer temperaturabhängigen thermischen und elektrischen Eigenschaften. Diese Materialien können dann über geeignete Verfahren zur Aufbau- und Verbindungstechnologie zu Labordemonstratoren kombiniert und charakterisiert werden.
Das Clustering dieses Methodenspektrums in einem Institut ist in dieser Geschlossenheit der Wertschöpfungskette einzigartig in Europa. Die Abteilung Thermoelektrische Materialien und Systeme des DLR-Instituts für Werkstoff-Forschung entwickelt Materialien, Kontaktierungstechniken und Systemaspekte für TEG und Sensoren zum Einsatz bei mittleren und hohen Temperaturen (250 - 1000 Grad Celsius) für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, in Fahrzeugen und Energieanlagen. Zielgröße der thermoelektrischen Materialentwicklung ist die thermoelektrische Effektivität.
Kontakt
Volker Speelmann
Leitung Forschungsinfrastrukturen
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Vorstandsbereich Innovation, Transfer und wissenschaftliche Infrastrukturen
