Energie aus Hitze: Neuer Ansatz erhöht Effizienz
Winzige Paramagneten können thermoelektrischen Strom für viele Anwendungen erzeugen
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Glühlampe: Energieeffizienz ist hier bislang sehr gering (Foto: osu.edu) |
Columbus (pte003/26.09.2019/06:05) Forscher aus den USA und China haben einen Weg gefunden, wie sich die Energiegewinnung aus Hitze deutlich verbessern lässt. Hierfür setzen sie auf winzige Partikel, sogenannte Paramagnete, die unter bestimmten Bedingungen mithilfe von magnetischen Kräften thermoelektrische Energie erzeugen. Der neue Ansatz könnte in den verschiedensten Bereichen zum Einsatz kommen - von Auspuffanlagen in Autos über interplanetare Raumsonden bis hin zu unterschiedlichen industriellen Prozessen.
Thermoelektrik ineffizient
"Bis jetzt war es die gängige Meinung, dass nichts passiert, wenn man einen Paramagneten aufheizt", erklärt Joseph Heremans, Professor für Mechanical and Aerospace Engineering an der Ohio State University http://osu.edu . Doch wie man nun gemeinsam mit Kollegen der North Carolina State University http://ncsu.edu und der Chinese Academy of Sciences http://english.cas.cn herausgefunden habe, ist das keinesfalls richtig. "Wir haben eine Möglichkeit entdeckt, aus ihnen thermoelektrische Halbleiter herzustellen - Materialien, die Hitze in Energie umwandeln", betont der Wissenschaftler.
Bislang habe niemand ernsthaft daran gedacht, dass dies möglich sei. "Tatsächlich könnte es diese Entdeckung aber sogar ermöglichen, dass wir künftig wesentlich mehr Energie aus Hitze gewinnen können als heute", meint Hermans. Denn die konventionelle Thermoelektrik der vergangenen 20 Jahre sei einfach zu ineffizient und liefere uns zu wenig Energie. "Deshalb wird sie auch nicht allzu oft eingesetzt. Nun wird sich das grundlegend ändern", so der Experte.
Hitze treibt Elektronen an
Wenn es darum geht, Energie aus Hitze zu gewinnen, kommt Magneten eine entscheidende Rolle zu: Sobald eine Seite erhitzt wird, wird die andere stärker magnetisch, was wiederum die Elektronen im Magneten antreibt und Elektrizität erzeugt. Paradoxerweise verlieren Magneten aber andererseits auch bei Hitzeeinwirkung den Großteil ihrer magnetischen Eigenschaften. "Sie werden zu Paramagneten - also 'Beinahe-Magneten'", erläutert Hermans.
Die Wissenschaftler aus den USA und China konnten jedoch experimentell zeigen, dass Paramagneten ihre Elektronen nur für "ein Milliardstel eines Millionstels einer Sekunde" antreiben. "Das ist zwar sehr kurz, aber immerhin lange genug, um sie in verlässliche Energiegeneratoren zu verwandeln", stellt der OSU-Forscher klar.
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