Super-Kühlschrank der Zukunft werkt lautlos

Entwickler von APL und Samsung Research verdoppeln Effizienz thermoelektrischer Systeme fast

So sieht das Herzstück des neuen Kühlschranks der Zukunft aus (Foto: Ed Whitman, jhuapl.edu)

Laurel/Mountain View (pte003/17.09.2025/06:10)

Experten des Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) haben mit Kältetechnikern von Samsung Research die Effizienz von thermoelektrischen Kühlsystemen verdoppelt. Gelungen ist das mit dem neuen Material CHESS. Eigentlich sind es zwei Materialien, die miteinander verbinden werden. Wird ein solches Peltier-Element an eine Gleichstromquelle angelegt, wird eine Seite kalt, die andere warm.

Das erinnert an einen klassischen kompressorbasierten Kühlschrank, der innen kalt wird, während sich die auf der Rückseite angebrachten Gitter erwärmen. Der physikalische Prozess, der dahintersteckt, ist jedoch ein völlig anderer. Es handelt sich um eine Festkörperkühlung ohne bewegliche Teile, betonen die Wissenschaftler.

Dünne Platten für Super-Kühlung

Die eingesetzten Materialien enthalten die Elemente Wismut, Tellur, Antimon und Selen. Die Festkörper haben die Forscher mit einem Verfahren namens metallorganische chemische Gasphasenabscheidung hergestellt. Dabei werden die Materialien im dampfförmigen Zustand auf ein Substrat abgeschieden. Im Endeffekt werden zwei extrem dünne, chemisch ähnlich aufgebaute Platten miteinander verbunden und unter Strom gesetzt.

"CHESS ist ein bedeutender Sprung in der Kühltechnologie und schafft die Voraussetzungen für große energieeffiziente Kühlanlagen", so APL-Fachmann Rama Venkatasubramanian. Die Nachfrage nach kleineren, effizienteren Kühltechnologien werde durch das Bevölkerungswachstum, die Ausdehnung der Städte, den Klimawandel und die zunehmende Abhängigkeit von moderner Elektronik sowie großen Rechenzentren angetrieben.

Großanlagen als nächster Schritt

Herkömmliche Kühlmethoden sind zwar effektiv, aber sperrig, verbrauchen viel Energie und sind auf chemische Kältemittel angewiesen, die die Umwelt schädigen können. Thermoelektrische Kühlsysteme sind dagegen kompakt, leise, weil sie keine beweglichen Teile haben, zuverlässig und umweltverträglich.

Während sie bereits in großen Mengen bereits in kleinen Produkten wie Minikühlschränken vor allem in Hotels verwendet werden, verhinderte ihre - bisher - geringe Effizienz, begrenzte Wärmeübertragungskapazität und schlechte Kompatibilität mit der Halbleiter-Herstellung den Einsatz in größeren, leistungsstarken Kühlsystemen.

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