Effiziente Stromgewinnung aus Abwärme
Gängiges Thermoelektrikum durch Nanotechnologie verbessert
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Nanotechnologie verbessert Stromgewinnung aus Abwärme (Foto: Science/AAAS) |
Chestnut Hill/Cambridge (pte001/21.03.2008/06:00) Forscher des Boston College http://www.bc.edu und des Massachusetts Institute of Technology (MIT) http://www.mit.edu haben durch den Einsatz von Nanotechnologie die thermoelektrische Effizienz von Wismut-Antimon-Tellurid deutlich erhöhen können. Die Herstellung ist laut Wissenschaftlern günstig. Daher erwarten sie, dass die nanotechnologisch verbesserte Variante der Halbleiterlegierung schnell zur praktischen Anwendung kommt. Die Stromgewinnung aus Abwärme ist etwa in der Raumfahrt und dem Automobil-Bereich interessant.
"Nanotechnologie kann bei Thermoelektrika zu deutlichen Effizienzsteigerung führen", bestätigt Peter Franz Rogl vom Institut für Physikalische Chemie der Universität Wien http://www.univie.ac.at im pressetext-Gespräch. Woran Forscher weltweit arbeiten, ist den Wissenschaftler von Boston College und MIT nun bei dem seit den 1950ern bekannten Material Wismut-Antimon-Tellurid gelungen. Sie konnten die thermoelektrische Leistungszahl um 40 Prozent steigern. Um diesen Durchbruch zu erreichen, wurde das Material zu nanoskopischem Staub zerstoßen und dann mit speziellen Nanostrukturen wieder aufgebaut. Sie sorgen dafür, dass das Material Wärme schlechter als in seiner Urform leitet, Strom aber ebenso gut. Dadurch wird eine bessere thermoelektrische Leistung erreicht. Das nanostrukturierte Material kann bei Zimmertemperatur und bis zu 250 Grad Celsius zum Einsatz kommen.
"Diese Methode hat niedrige Kosten und kann für die Massenproduktion skaliert werden", betont Zhifeng Ren, Physiker am Boston College. "Diese thermoelektrischen Materialien werden schon in vielen Anwendungen genutzt. Dieses verbesserte Material könnte größere Auswirkungen haben", meint Gang Chen, führend am Projekt beteiligter MIT-Professor. Zu den Anwendungsgebieten zählen etwa Raumfahrzeuge, Generatoren bei Erdgasförderungsanlagen oder auch die Automobilindustrie. Hier wird etwa daran gearbeitet, die Abwärme im Abgassystem zur Stromgewinnung zu nutzen.
Die Ergebnisse der US-Forscher wurden gestern, Donnerstag, von Journal Science online auf der Website http://www.sciencexpress.org veröffentlicht. Dem nanostrukturierten Material bleibt sein Schwermetallgehalt, der einen gewissen Nachteil speziell im Bereich der Entsorgung darstellt. "Schwermetalle wie Wismut, Blei oder Thallium sind nicht umweltverträglich", bestätigt Rogl. Deshalb forschen Wissenschaftler international auch an der Verbesserung thermoelektrischer Materialen, die geringere Anteile an Schwermetallen enthalten oder darauf gänzlich verzichten. Rogl selbst arbeitet mit Forschern der Technischen Universität Wien http://www.tuwien.ac.at etwa an Skutteruditen. Auch dabei werden nanotechnologische Ansätze untersucht.
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