Thermoelektrische Generatoren aus Kunststoff

Forscher der King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) haben zwei organische Materialien vorgestellt, die miteinander verbunden einen thermoelektrischen Generator ergeben. Dieser wandelt Abwärme, etwa aus der Industrie oder Auspuff-Abgasen, in elektrische Energie um.

Eines der beiden Materialien ist ein Halbleiter vom N-Typ (negativ), das andere vom P-Typ (positiv). Sie werden miteinander verbunden, wie zwei Stoffe durch eine Naht. Wird der eine Halbleiter wärmer als der andere, entsteht eine elektrische Spannung, die sich als nutzbarer Strom entnehmen lässt. Thermoelektrische Generatoren sind praktisch unverwüstlich, weil sie keine beweglichen Teile haben. Außerdem arbeiten sie lautlos.

Bisherige Versuche, derartige Generatoren aus organischem Material zu bauen, waren erfolglos. Sie waren nicht stabil und der Wirkungsgrad miserabel. Forschungsleiter Hu Chen und seinem Team ist es gelungen, Werkstoffkombinationen zu finden, die die Nachteile bisheriger Materialien nicht haben. Systematisch wurden Blends (Kunststofflegierungen) entwickelt, die unter normalen Umgebungsbedingungen gleichzeitig stabil sind, also von Bestandteilen der Luft nicht angegriffen werden sowie hohe elektrische Aktivität aufweisen.

Neues Ziel ist Massenproduktion

Das Ausgangsmaterial, ein Monomer, enthält cyclische Amide oder Lactame, die mit Naphthalin- und Anthracenkernen dotiert sind. Mithilfe eines metallfreien ungiftigen Katalysators haben die Forscher einen Vernetzungsprozess ausgelöst - die Monomere verfilzten sich, sodass sich ein Festkörper bildete. Mit diesem Design verhinderten sie energetische Störungen im Material, das die Effektivität schmälern würde. Nach KAUST-Professor Iain McCulloch verbesserte sich so auch die elektrische Leitfähigkeit. Das Team arbeitet jetzt an Produktionstechniken, mit denen sich die Materialien in großem Stil herstellen lassen. (pte)

http://kaust.edu.sa/en