AT520418A1 - Thermoelektrischer Generator mit Heuslerscher Legierung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Bereitstellung von elektrischer Energie, mit einer kalten Seite (2) und einer warmen Seite (3), wobei die kalte Seite (2) und die warme Seite (3) ein thermisch leitendes Material (4) umfassen und die kalte Seite (2) und die warme Seite (3) eine unterschiedliche Temperatur aufweisen, und zumindest einem zumindest teilweise halbleitenden Thermoelement (5), wobei das Thermoelement (5) zwischen der warmen Seite (2) und der kalten Seite (3) diese verbindend angeordnet ist, wobei das zumindest eine Thermoelement (5) flach ausgebildet ist und mehrere längliche Elemente (6) umfasst. Weiter betrifft die Erfindung Verwendungen einer solchen Vorrichtung (1). Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung (1).

Description

Thermoelektrischer Generator mit Heuslerscher Legierung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bereitstellung von elektrischer Energie, mit einer kalten Seite und einer warmen Seite, wobei die kalte Seite und die warme Seite ein thermisch leitendes Material umfassen und die kalte Seite und die warme Seite eine unterschiedliche Temperatur aufweisen, und zumindest einem zumindest teilweise halbleitenden Thermoelement, wobei das Thermoelement zwischen der warmen Seite und der kalten Seite diese verbindend angeordnet ist.

Des Weiteren betrifft die Erfindung Verwendungen einer solchen Vorrichtung.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung.

Vorrichtungen zur Bereitstellung von elektrischer Energie wie thermoelektrische Generatoren sind aus dem Stand der Technik bekannt. Solche Vorrichtungen umfassen üblicherweise elektrisch und thermisch leitende Materialien, welche über ein elektrisch leitendes Thermoelement miteinander verbunden sind. Thermoelektrische Generatoren sind dazu ausgebildet, zufließende thermische Energie zumindest teilweise in elektrische Energie umzuwandeln, weshalb zwischen den elektrisch leitenden Materialien eine Temperaturdifferenz vorliegt. Es ist folglich eine kalte Seite zur Wärmeabfuhr und eine warme Seite zur Wärmezufuhr gebildet. Mit einem thermoelektrischen Generator wird über das Thermoelement thermische Energie bzw. Wärme direkt in elektrische Energie umgewandelt wird. Um eine Effizienz und einen Wirkungsgrad solcher thermoelektrischer Generatoren zu steigern, ist das Thermoelement häufig aus einem Halbleiter gebildet. Beispielsweise werden Bleitelluride und/oder Bismuttelluride als Materialien für das Thermoelement verwendet. Ein Nachteil dieser Materialien ist jedoch, dass diese kostenintensiv in der Anschaffung sind und zudem einen eingeschränkten Temperaturbereich für entsprechende Anwendungen einer Vorrichtung zur Bereitstellung von elektrischer Energie aufweisen.

Bei bekannten Vorrichtungen ist das Thermoelement als prismenförmiger oder quaderförmiger Körper ausgebildet. Nachteilig bei dieser Konzeption sind die mit der Herstellung verbunden geometrischen Toleranzen der Prismen. Geometrische Abweichungen einer Höhe der Prismen führen zu einem Kontaktverlust zwischen thermoelektrischen Materialien und elektrischen Leitern. Dadurch sinkt eine Effizienz solcher Vorrichtungen.

Die Leistung einer Vorrichtung zur Bereitstellung von elektrischer Energie steigt quadratisch mit der Temperaturdifferenz. Grundsätzlich ist es zwar möglich, einen prismenförmigen Körper auch mit einer entsprechend großen Länge für größere Temperaturdifferenzen zwischen der kalten Seite und der warmen Seite herzustellen. Dies ist jedoch nicht nur teuer aufgrund der hohen Materialkosten, sondern auch aufwendig in der Herstellung.

Die WO 03/007391 A1 offenbart ein thermoelektrisches Modul mit mehreren p-dotierten und n-dotierten thermoelektrischen Elementen, wobei die thermoelektrischen Elemente jeweils prismenförmig ausgebildet sind. Auch die WO 03/090286 A1 offenbart eine Vorrichtung mit oben beschriebenen prismenförmigen Körpern.

Aufgabe der Erfindung ist es, Eigenschaften einer bekannten Vorrichtung zur Bereitstellung von elektrischer Energie zu verbessern.

Ein weiteres Ziel ist es, Verwendungen einer Vorrichtung zur Bereitstellung von elektrischer Energie anzugeben.

Des Weiteren ist es ein Ziel, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Bereitstellung von elektrischer Energie anzugeben.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art das zumindest eine Thermoelement flach ausgebildet ist und mehrere längliche Elemente umfasst.

Ein mit der Erfindung erzielter Vorteil ist insbesondere darin zu sehen, dass die Vorrichtung durch die Ausbildung und den Aufbau des Thermoelementes einen speziellen geometrischen Aufbau aufweist, durch welchen ein Temperaturgradient erhöht und in weiterer Folge ein Wirkungsgrad erhöht ist. Im Vergleich zu Vorrichtungen aus dem Stand der Technik, bei welchen quaderförmige Thermoelemente und somit ein 3-D-Material verwendet ist, ist das Thermoelement der erfindungsgemäßen Vorrichtung zweidimensional ausgebildet. Das zumindest eine Thermoelement ist zwischen der kalten und der warmen Seite diese mechanisch sowie elektrisch und/oder thermisch verbindend angeordnet, wobei zwischen der warmen Seite und der kalten Seite ein Temperaturgefälle vorliegt.

Als längliche Elemente sind im Rahmen der Erfindung Elemente zu verstehen, welche eine viel geringe Höhe als Länge aufweisen. Bevorzugt ist auch deren Breite größer als deren Höhe. Als Höhe kann erfindungsgemäß auch eine Dicke verstanden werden. Diese sind als dünner Film ausgebildet und können beispielsweise bahnförmig, also mit einer geringen Breite, ausgebildet sein. Die länglichen Elemente sind beispielsweise als dünne Bahnen ausbildbar, wodurch die gesamte Vorrichtung flach ausgebildet ist. Die länglichen Elemente können jedoch auch als dünne oder flache Schicht ausgebildet sein, wobei deren Breite um ein Vielfaches größer ist als deren Höhe. Wichtig ist, dass die länglichen Elemente eine geringe Höhe aufweisen.

Als flach ausgebildetes Thermoelement ist im Rahmen der Erfindung ein Thermoelement zu verstehen, welches ohne größere Erhebungen oder Vertiefungen und mit einer im Wesentlichen konstanten und geringen Höhe ausgebildet ist. Das erfindungsgemäß flach ausgebildete Thermoelement schließt jedoch explizit keine gebogenen oder gewellten oder dergleichen ausgebildeten Thermoelemente aus. Wichtig ist, dass dieses eine im Wesentlichen konstante Höhe aufweist, welche viel geringer ist als eine Länge des Thermoelementes. Selbige Eigenschaften gelten im Wesentlichen für die länglichen Elemente. Durch die länglich ausgebildeten Elemente und somit das länglich ausgebildete Thermoelement ist es möglich, die kalte Seite und die warme Seite der Vorrichtung mit einem großen Abstand zueinander anzuordnen. Dadurch sind zum einen große Temperaturdifferenzen zwischen der kalten und warmen Seite realisierbar. Zum anderen ist es dadurch möglich, bei einer relativ geringen Temperatur der warmen Seite von 150 °C oder weniger, insbesondere von etwa 80 °C bis 100 °C genügend elektrische Energie bereitzustellen. Dies ist insbesondere bei einer Verwendung der Vorrichtung als autarker Sensor von Vorteil.

Das halbleitende Thermoelement ist zumindest teilweise aus einem

Halbleitermaterial gebildet und verbindet die kalte mit der warmen Seite der Vorrichtung. Ist der Temperaturunterschied der kalten und warmen Seiten genügend groß, wird Wärme direkt in Strom umgewandelt. Eine Temperaturdifferenz entlang des halbleitenden Thermoelementes, welches einen elektrischen Leiter darstellt, ist folglich groß genug, um Wärme in elektrische Energie umzuwandeln. Ein thermoelektrischer Generator ist gebildet, wobei die kalte Seite eine geringere Temperatur aufweist als die warme Seite.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders bevorzugt ein thermoelektrischer Generator, welcher zugeführte Wärme in elektrische Energie umwandelt. Ein thermoelektrischer Generator stellt also elektrische Energie bereit. Nichtsdestotrotz kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch als Peltierelement ausgebildet sein, welches elektrische Energie in Wärme umwandelt.

Die kalte und die warme Seite umfassen jeweils ein thermisch und/oder elektrisch leitendes Material, wobei es besonders günstig ist, wenn diese jeweils aus einem thermisch und/oder elektrisch leitenden Material gebildet sind, beispielsweise aus einem Metall oder einer Metalllegierung. Günstig ist es, wenn eine thermischmechanische Verbindungsstelle zwischen einer Wärmequelle und einer Wärmesenke zum Thermoelement aus einem thermisch leitenden Material gebildet ist. Zwischen der kalten Seite und der warmen Seite herrscht eine Temperaturdifferenz, wobei die kalte Seite günstigerweise eine niedrigere Temperatur aufweist als die warme Seite. Beispielsweise kann die kalte Seite etwa Raumtemperatur und die warme Seite eine Temperatur im Bereich von etwa 80 °C bis etwa 150 °C aufweisen.

Sind mehrere Thermoelemente vorgesehen, umfasst jedes Thermoelement länglich ausgebildete Elemente. Die jeweils flach ausgebildeten Thermoelemente sind beispielsweise parallel zueinander oder übereinander angeordnet, wobei jedes einzelne Thermoelement die warme Seite und die kalte Seite der Vorrichtung verbindet, sodass folglich ein elektrischer Leiter mit eine größeren Fläche ausgebildet ist und mehr Wärme in elektrische Energie umgewandelt wird. Das Thermoelement oder die Thermoelemente bilden somit eine die kalte Seite und die warme Seite verbindende Struktur der Vorrichtung.

Es ist von Vorteil, wenn die länglichen Elemente sind, um eine elektrische Leitfähigkeit der länglichen Elemente weiter und/oder gezielt zu verbessern und/oder als p-Leiter und/oder n-Leiter auszubilden. Um die länglichen Elemente, welche aus einem Halbleitermaterial gebildet sind, zu dotieren, werden Fremdatome in das Halbleitermaterial eingebracht. Dies erfolgt entweder vor oder nach einem Aufbringen des Halbleitermaterials auf das Thermoelement. Die länglichen Elemente werden insbesondere p-dotiert oder n-dotiert. Die n-dotierenden Anteile des

Halbleitermaterials werden als Donatoren bezeichnet, wohingegen die p-dotierenden Anteile Akzeptoren sind. Die p-dotierten und n-dotierten länglichen Elemente sind bevorzugt jeweils abwechselnd nebeneinander angeordnet, sodass jedes einzelne Element über eine Länge des Thermoelementes reicht. Durch die gezielte atomare Dotierung eines geeigneten Ausgangsmaterials der länglichen Elemente weist das

Thermoelement einen hohen positiven und hohen negativen Seebeckeffekt, eine geringe thermische Leitfähigkeit sowie einen geringen elektrischen Widerstand auf. Eine thermische Leitfähigkeit der länglichen Elemente konnte im Rahmen der Erfindung in den Bereich der aus der Literatur bekannten minimalen thermischen Leitfähigkeit gesenkt werden.

Die einzelnen länglichen Elemente sind dabei elektrisch seriell miteinander verbunden und bilden eine thermoelektrisch aktive Schicht des Thermoelementes. Wichtig ist, dass unterschiedlich dotierte längliche Elemente parallel nicht miteinander verbunden, sondern elektrisch voneinander isoliert sind. Dabei können auch mehrere solche Thermoelemente übereinander oder ineinander zwischen der kalten und warmen Seite angeordnet sein. Es kann vorgesehen sein, dass die p-dotierten und n-dotierten länglichen Elemente jeweils mit einer konstanten Breite ausgebildet und parallel zueinander angeordnet sind. Vorteilhaft ist es jedoch, wenn sich deren Breite jeweils über deren Länge ändert. So weisen beispielsweise die p-dotieren länglichen Elemente an der kalten Seite eine vorbestimmte Breite auf und verjüngen sich in Richtung der warmen Seite. Entsprechend umgekehrt weisen die n-dotierten länglichen Elemente an der kalten Seite eine kleinere Breite auf als an der warmen Seite. Alternativ können sich die p-dotierten länglichen Elemente auch in Richtung der kalten Seite und die n-dotierten länglichen Elemente in Richtung der warmen Seite verjüngen. Dadurch ist ein Wärmefluss und somit eine Umwandlung in elektrische Energie weiter optimiert. Es kann auch vorgesehen sein, dass die p-dotierten länglichen Elemente und n-dotierten länglichen Elemente gruppenartig angeordnet sind.

Vorteilhaft ist es, wenn das Thermoelement eine Trägerschicht umfasst, wobei die länglichen Elemente auf der Trägerschicht aufgebracht sind. Es ist also eine thermoelektrisch aktive Schicht auf der Trägerschicht aufgebracht. Besonders bevorzugt ist das zumindest eine Thermoelement als Trägerschicht ausgebildet oder das Thermoelement wird von der beschichteten Trägerschicht gebildet. Dabei sind eine oder mehrere thermoelektrisch aktive Schichten auf der Trägerschicht aufgebracht, wobei die Trägerschicht als Substrat ausgebildet sein kann. Die Trägerschicht ist als passive Schicht ausgebildet, insbesondere als elektrischer Isolator ausgebildet, beispielsweise ist die Trägerschicht zumindest teilweise aus Silicium oder einer Keramik ausgebildet. Die Trägerschicht oder das gesamte Thermoelement ist günstigerweise relativ steif oder unflexibel ausgebildet. Darüber hinaus ist es günstig, wenn die Trägerschicht eine möglichst geringe thermische Leitfähigkeit aufweist. Ein thermischer Ausdehnungskoeffizient und Gitterparameter der Trägerschicht liegen mit Vorteil möglichst nahe am oder zumindest im Bereich des thermischen Ausdehnungskoeffizienten der thermoelektrisch aktiven länglichen Elemente, welche aus einem Halbleitermaterial gebildet sind, um die Vorrichtung insbesondere gegenüber Temperaturänderungen mechanisch stabil auszubilden. Das Thermoelement wird durch die mit den länglichen Elementen beschichtete Trägerschicht gebildet. Insbesondere wird Halbleitermaterial derart auf die Trägerschicht aufgebracht, dass die länglichen Elemente gebildet werden, insbesondere durch ein Dünnschichtverfahren wie Sputtern, sodass diese jeweils einen dünnen Film auf der Trägerschicht, welche als Substrat ausgebildet sein kann, bilden. Hierfür ist es günstig, wenn die Trägerschicht rau ist, insbesondere mit einer mittleren Rauheit im Bereich von etwa von etwa 5 % bis 20 %, insbesondere etwa 12 %, ausgebildet ist. Das Sputtern erfolgt insbesondere in einer warmen Umgebung oder unter einer Wärmebehandlung, weshalb es günstig ist, wenn die Trägerschicht bis etwa 500 °C oder mehr thermisch stabil ist. Das Thermoelement kann entweder einseitig oder beidseitig mit dem längliche Elemente ausbildenden Halbleitermaterial beschichtet sein. Die Trägerschicht ist dabei höher ausgebildet als die länglichen Elemente, um dem Thermoelement eine ausreichende mechanische Stabilität zu geben. Insbesondere beträgt ein Verhältnis zwischen einer Höhe des Substrates und einer Höhe der länglichen Elemente etwa 100:1. Dadurch kann das Thermoelement und somit die Vorrichtung mit einer genügend großen Länge ausgebildet werden. Insbesondere kann die Trägerschicht zwischen 10 mm und 100 mm, besonders bevorzugt zwischen 40 mm und 50 mm, lang sein. Weiter ist die Trägerschicht bevorzugt zwischen 5 mm und 15 mm, insbesondere zwischen 8 mm und 12 mm breit und bevorzugt zwischen 0,2 mm und 0,4 mm, insbesondere etwa 0,3 mm hoch. Die p-dotierten und n-dotierten länglichen Elemente sind bevorzugt jeweils 0,5 pm bis 10 pm, insbesondere 0,75 pm bis 3 pm, besonders bevorzugt etwa 1 pm hoch und jeweils insbesondere 1 mm bis 3 mm, besonders bevorzugt etwa 2 mm breit. Weiter sind die p-dotierten und n-dotierten Bahnen der länglichen Elemente etwa gleich lang wie die Trägerschicht, bevorzugt sind dieses zwischen 10 mm und 100 mm, insbesondere zwischen 35 mm und 45 mm lang.

Hierbei ist es insbesondere von Vorteil, wenn die Trägerschicht plattenförmig ausgebildet ist, wobei die Trägerschicht einseitig oder beidseitig mit den länglichen

Elementen beschichtet ist. Die Trägerschicht weist dabei in einer Draufsicht und in einem Schnitt durch die Trägerschicht einen rechteckigen Querschnitt auf.

Wenngleich es wie oben angeführt vorteilhaft ist, wenn die Trägerschicht eine größere Höhe aufweist als die thermoelektrisch aktive Schicht, kann auch folgende Ausführung günstig sein: Es wird ein erstes p-dotiertes oder n-dotiertes längliches Element zur Verfügung gestellt, auf welches die Trägerschicht aufgebracht wird. Die Trägerschicht wird auf der gegenüberliegenden Seite dann mit einem zweiten unterschiedlich zum ersten dotierten länglichem Element beschichtet. Die Trägerschicht bildet dadurch folglich eine Isolierschicht und weist in etwa dieselbe Höhe wie das zweite längliche Element auf. Im Gegensatz dazu beträgt die Höhe des bereitgestellten ersten länglichen Elementes ein Vielfaches der anderen beiden Schichten.

Das Thermoelement kann als beschichtete Trägerschicht ausgebildet sein oder von einer beschichteten Trägerschicht gebildet werden. Die Trägerschicht kann auch als Träger ausgebildet sein, welcher bereits p-dotiert und/oder n-dotiert ist. Wichtig ist jedoch stets, dass die Trägerschicht und die thermoelektrisch aktive Schicht elektrisch voneinander isoliert sind.

Alternativ kann es auch zweckmäßig sein, wenn die Trägerschicht hohlzylindrisch ausgebildet ist. Eine derartige Ausbildung der Trägerschicht hat den Vorteil, dass diese und somit die gesamte Vorrichtung mechanisch stabil ausgebildet ist. Darüber hinaus weist ein solcher Hohlzylinder eine große Oberfläche zur Aufbringung der länglichen Elemente auf. Sind mehrere Trägerschichten vorgesehen, werden diese insbesondere koaxial, radial voneinander beabstandet ineinander gesteckt, wodurch in weiterer Folge eine konzentrische Vorrichtung und ein thermoelektrischer Generator gebildet ist. Dabei kann es weiter vorteilhaft sein, wenn als radial äußerste Schicht ein z. B. Hohlylinder als Schutzschicht vorgesehen ist. Darüber hinaus ist es günstig, wenn innerhalb des radial innersten Zylinders eine Fühleinrichtung oder eine Anschlussleitung an einen Messsensor vorgesehen ist, welcher insbesondere stabförmig ausgebildet ist. Zwischen den einzelnen als Hohlzylinder ausgebildeten und mit länglichen, halbleitenden Elementen beschichteten Trägerschichten ist vorteilhaft ein Isolationsmaterial vorgesehen ist. Dies hat zum einen den Vorteil die einzelnen Trägerschichten elektrisch voneinander zu isolieren und zum anderen eine mechanische Stabilität der Vorrichtung weiter zu erhöhen. Ist eine Erhöhung der mechanischen Stabilität nicht notwendig, kann auch Luft als Isolationsmaterial verwendet werden. Eine derartige Trägerschicht weist in einem Schnitt durch dieselbe einen ringförmigen (oder mehrere konzentrisch ringförmige) Querschnitt auf.

Die Trägerschicht ist jedoch ausdrücklich nicht auf diese beiden Formen beschränkt. Diese kann beispielsweise auch aufgerollt oder spiralförmig ausgebildet sein. Wofür insbesondere eine einzelne, einseitig oder beidseitig beschichtete Trägerschicht vorgesehen ist. Alternativ kann die Trägerschicht auch wellenförmig oder zackenförmig ausgebildet sein. Dabei sind wieder mit Vorteil zwei oder mehr Trägerschichten vorgesehen, welche zueinander gestapelt sind. Bei allen Ausführungsformen kann als Trägerschicht auch eine mit insbesondere dotiertem Halbmaterial beschichtete Trägerschicht verstanden werden. Günstig ist es, wenn die kalte Seite eine Kühlvorrichtung umfasst, um ein ausreichend großes Temperaturgefälle zwischen der kalten und der warmen Seite zu erzeugen. Die Kühlvorrichtung ist dabei mit dem Thermoelement thermisch verbunden, um einen Wärmeaustausch zwischen der kalten und warmen Seite sicherzustellen. Als Kühlvorrichtung kann ein Kühlkörper wie beispielsweise ein Ventilator oder Lamellen vorgesehen sein.

Es ist weiter zweckmäßig, wenn eine externe Wärmequelle zur Erwärmung der warmen Seite vorgesehen ist. Die Wärmequelle ist eine technische Einrichtung, von welcher ein Wärmestrom auf einem Niveau über Umgebungstemperatur abgegeben wird. Die Wärmequelle kann insbesondere an einem Fahrzeug angeordnet oder bildet einen Teil eines Fahrzeuges, sodass die Vorrichtung beispielsweise als Sensor, insbesondere als Temperatursensor, an einem Motor, insbesondere an einem Prüfstand verwendbar ist. Hierfür umfasst die Vorrichtung eine Fühlereinrichtung oder einen Sensor. Die warme Seite ist dabei insbesondere als Verbindungselement ausgebildet oder umfasst ein Verbindungselement, welches kraftschlüssig lösbar an der technischen Einrichtung wie an einem Fahrzeug anordenbar oder angeordnet ist, bevorzugt als Schraubenmutter aus einem thermisch leitfähigen und Material. Dadurch ist die als Sensor ausgebildete Vorrichtung oder die Vorrichtung mit Sensor nicht nur problemlos z. B. an einem Fahrzeug fixierbar, sondern auch autark betreibbar. Auf eine Kühlvorrichtung kann auch verzichtet werden, wenn eine Temperaturdifferenz zwischen der Wärmequelle und einer Umgebungstemperatur groß genug ist.

Um eine Umwandlung in elektrische Energie zu optimieren, ist vorteilhaft vorgesehen, dass das Thermoelement zumindest ein metallisches Element, insbesondere aus Kupfer, umfasst. Besonders bevorzugt umfassen beide Enden des Thermoelementes ein metallisches Element aus Kupfer. Dieses kann unmittelbar oder mittelbar mit den länglichen Elementen verbunden sein.

Es ist dabei weiter vorteilhaft, wenn das metallische Element zumindest teilweise mit der kalten Seite und/oder der warmen Seite verbunden ist. Bevorzugt ist sowohl die kalte Seite als auch die warme Seite mit jeweils einem metallischen Element aus Kupfer verbunden. Die länglichen Elemente des Thermoelementes sind insbesondere endseitig zur Wärmeübertragung mit den metallischen Elementen verbunden. Die Trägerschicht, auf welcher die länglichen Elemente angeordnet sind, ist ebenfalls, zumindest mittelbar, mit den metallischen Elementen verbunden, um die Vorrichtung stabil auszubilden.

Zweckmäßig ist es, wenn zwei, drei, vier oder mehr Thermoelemente vorgesehen sind, wobei die Thermoelemente schichtförmig zueinander angeordnet sind. Durch mehrere Thermoelemente mit länglichen Elementen aus einem halbleitenden Material ist eine Wärmeübertragung und somit ein Wirkungsgrad der Vorrichtung weiter erhöht. Sind die Thermoelemente plattenförmig ausgebildet, dann sind diese stapelweise übereinander und beabstandet voneinander angeordnet, wobei zwischen jeweils zwei Thermoelementen eine Isolierschicht vorgesehen sein kann. Eine solche Isolierschicht besteht aus einem isolierenden Material oder Luft.

Insbesondere ist es dabei zweckmäßig, wenn zwei oder mehr Thermoelemente vorgesehen sind, wobei die Thermoelemente hohlzylindrisch ausgebildet und koaxial ineinander gesteckt sind. Sind mehrere solche Thermoelemente vorgesehen, werden diese mit Vorteil so angeordnet, dass eine konzentrisch ausgebildete Vorrichtung gebildet ist. Dabei werden die einzelnen Zylinder ineinander gesteckt, wodurch in weiterer Folge ein konzentrischer thermoelektrischer Generator gebildet ist. Dieser umfasst weiter als radial äußerste Schicht vorteilhaft einen metallischen Hohlzylinder, welcher die zylindrisch ausgebildeten Thermoelemente umschließt. Axial kann eine solche Vorrichtung mit beispielsweise Schrauben angeschlossen oder verschlossen sein.

Vorteilhaft ist es, wenn die länglichen Element aus einer Heuslerschen Legierung, insbesondere auf einer auf Fe2VAI basierenden Legierung, gebildet sind. Eine derartige Legierung ist besonders temperaturstabil, wodurch diese für einen großen Temperaturbereich verwendbar sind. Zudem ist eine solche Legierung kostengünstig in der Anschaffung. Die Heuslersche Legierung kann mit Vorteil vor einem Aufbringen auf die Thermoelemente stöchiometrisch verändert, beispielsweise dotiert werden. Insbesondere wird die Legierung teilweise p-dotiert und teilweise n-dotiert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere als thermoelektrischer Generator, welcher als autarke Vorrichtung verwendet wird. Mit Vorteil wird ein solcher thermoelektrischer Generator also in einem kleinen Leistungsbereich eingesetzt, in welchem genügend elektrische Energie für einen autarken Betrieb beispielsweise eines Sensor bereitgestellt wird.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung, welche thermoelektrische Schichten aus einer Heuslerschen Legierung umfasst, ist stabil gegenüber Korrosion durch Luft, weshalb die erfindungsgemäße Vorrichtung zumindest bei Temperaturen bis zu etwa 150 °C ohne zusätzlichen Korrosionsschutz einsetzbar ist. Soll die Vorrichtung bei höheren Temperaturen eingesetzt oder betrieben werden, kann zusätzlich eine

Korrosionsschutzschicht vorgesehen sein.

Eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt mit Vorteil als autarker Sensor, insbesondere an einem Motor.

Eine weitere Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt vorteilhaft zur Energieversorgung eines Aktuators.

Weiter erfolgt eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung als Regenerator für ein kabelloses Netzwerk.

Das weitere Ziel wird erreicht, wenn ein Verfahren der eingangs genannten Art folgende Schritte umfasst: - Bereitstellen von zumindest einer elektrisch isolierenden Trägerschicht und zumindest einer Heuslerschen Legierung, wobei eine Oberfläche der Trägerschicht insbesondere rau ausgebildet ist; - Beschichten der zumindest einen Trägerschicht mit der zumindest einen Legierung durch ein Dünnschichtverfahren, wobei längliche Elemente ausgebildet werden; - Aktivieren der länglichen Elemente durch eine Wärmebehandlung; - Verbinden der zumindest einen ein Thermoelement bildenden beschichteten Trägerschicht mit einer kalten Seite und einer warmen Seite.

Ein damit erzielter Vorteil ist insbesondere darin zu sehen, dass durch die einzelnen Schritte eine Vorrichtung hergestellt wird, welches außerordentlich gute thermoelektrische Eigenschaften aufweist. Die Trägerschicht ist beispielsweise aus einer Keramik, Silicium(oxid), Glas oder aus einer dünnen Siliciumschicht auf Glas gebildet. Günstig ist es jedenfalls, wenn die Trägerschicht eine geringe Wärmleitfähigkeit aufweist und zumindest im Wesentlichen als elektrischer Isolator ausgebildet ist. Ferner wird die Trägerschicht so ausgewählt, dass deren Gitterparameter sowie thermische Ausdehnungskoeffizient ähnlich zu den Parametern der Legierung sind. Um eine ausreichende Haftung der Legierung auf der jeweiligen Trägerschicht sicherzustellen, ist eine Oberfläche dieser rau ausgebildet. Insbesondere weist die Trägerschicht eine mittlere Rauheit im Bereich von etwa von etwa 5 % bis 20 %, insbesondere etwa 12 %, auf. Diese Angabe bezieht sich auf eine Höhe der Trägerschicht beträgt. Als Höhe der Trägerschicht wird im Rahmen der Erfindung eine Schichtdicke derselben verstanden. Die Rauheit der Oberfläche der Trägerschicht kann beispielsweise über lonenätzen hergestellt werden.

Die Heuslersche Legierung ist ein Halbleiter, welcher unter Ausbildung von länglichen Elementen auf die Trägerschicht aufgebracht wird und schließlich ein thermoelektrisch aktives Material bildet. Im Gegensatz dazu ist die Trägerschicht thermoelektrisch passiv ausgebildet. Das Trägermaterial wird bei einer Temperatur von etwa 500°C beschichtet, d. h. das Trägermaterial weist etwa diese Temperatur beim Beschichten auf, sodass die Heuslersche Legierung, welche thermoelektrisch aktive Schichten bildet am Trägermaterial haftet, ohne sich abzulösen. Anschließend werden die länglichen Elemente aktiviert, sodass diese gewünschte und vorbestimmte elektrische und thermische Eigenschaften aufweisen. Die Aktivierung erfolgt insbesondere unter reduziertem Druck, besonders bevorzugt unter einem Vakuum und bei einer Temperatur im Bereich von etwa 300 °C bis 500 °C, bevorzugt im Bereich von etwa 400 °C bis 480 °C, insbesondere im Bereich von etwa 430 °C bis 450 °C. Diese Wärmebehandlung wird für eine Dauer von etwa einer Woche durchgeführt.

Es kann auch zweckmäßig sein, wenn als zusätzlicher erster Schritt eine ein längliches Element bildende Legierung zur Verfügung gestellt wird. Auf diese wird anschließend die Trägerschicht aufgebracht, welche auf der gegenüberliegenden Seite mit der Legierung wie oben beschrieben beschichtet wird. Die Trägerschicht bildet dadurch folglich eine Isolierschicht und weist in etwa dieselbe Höhe wie das zweite längliche Element auf. Im Gegensatz dazu beträgt die Höhe des bereitgestellten ersten länglichen Elementes ein Vielfaches der anderen beiden Schichten.

Erfindungsgemäß kann es günstig jedoch sein, wenn die zumindest eine bereitgestellte Trägerschicht eine Höhe im Bereich von etwa 0,2 mm bis 0,4 mm aufweist. Die Trägerschicht kann beispielsweise plattenförmig ausgebildet sein, wobei diese eine Breite im Bereich von 5 mm bis 15 mm und eine Länge im Bereich von 10 mm und 100 mm oder länger aufweist. Alternativ kann die zumindest eine Trägerschicht auch beispielsweise gebogen, wellenförmig oder hohlzylindrisch ausgebildet werden. Die Legierung wird entweder physikalisch oder chemisch schichtweise auf dem Trägermaterial abgeschieden. Insbesondere erfolgt das Aufbringen über eine Dünnschichttechnik wie Sputtern. Die Legierung kann jedoch beispielsweise auch aufgedampft werden. Durch das Aufbringen der Legierung über ein Dünnschichtverfahren wird eine sehr dünne Schicht von thermoelektrischem Material gebildet. Die Legierung wird derart auf das jeweilige Trägermaterial z. B. aufgesputtert, dass eine Legierungsschicht mit einer Höhe im Bereich von 100 nm bis 10000 nm, insbesondere im Bereich von 300 nm bis 2000 nm, besonders bevorzugt im Bereich von 400 nm bis 1000 nm, gebildet wird. Ein Verhältnis der Höhe der Trägerschicht zu der Höhe der gebildeten länglichen Elemente beträgt somit etwa 100:1. Eine Länge der länglichen Elemente ist insbesondere kürzer als die Trägerschicht. Diese kann etwa 80% einer Länge der Trägerschicht bilden, wobei die Elemente längsseitig etwa mittig auf die Trägerplatte aufgebracht werden. Die länglichen Elemente können jedoch auch etwa gleich lang wie die Trägerschicht sein. Die länglichen Elemente sind insbesondere etwa 10 mm bis 100 mm lang. Die länglichen Elemente werden insbesondere streifenförmig auf das Substrat aufgebracht, wobei eine Breite solcher Streifen im Bereich von etwa 1 mm bis 3 mm ausgebildet ist. Allerdings kann auch vorgesehen sein, dass eine Breite von jeweils einem länglichen Element über eine Länge derselben variiert. Die Legierung kann beispielsweise derart auf die Trägerschicht aufgebracht werden, dass die länglichen

Elemente sich verjüngende oder verbreiternde Streifen bilden oder mäanderförmig ausgebildet werden. Die Trägerschicht wird einseitig oder beidseitig mit der Legierung beschichtet.

Es ist von Vorteil, wenn p-dotierte und n-dotierte Heuslersche Legierungen zur Bildung der länglichen Elemente verwendet werden. Dadurch kann ein Wirkungsgrad der hergestellten Vorrichtung weiter verbessert werden; es wird eine äußerst effiziente thermoelektrisch aktive Schicht gebildet. Die dadurch gebildeten länglichen Elemente, welche die thermoelektrisch aktive Schicht bilden, werden insbesondere immer abwechselnd oder gruppenartig auf der Trägerschicht aufgebracht. Falls die zumindest eine Trägerschicht beidseitig beschichtet wird, kann auch vorgesehen sein, dass eine Seite mit einer p-dotierten und eine gegenüberliegende zweite Seite mit einer n-dotierten Legierung beschichtet werden. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die länglichen Elemente erst nach deren Ausbildung auf der Trägerschicht dotiert werden. Günstig ist es jedoch, wenn die Legierung vorab stöchiometrisch verändert wird.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn mehrere Trägerschichten beschichtet und miteinander verbunden werden. Die Trägerschichten können dabei beispielsweise plattenförmig ausgebildet und parallel übereinander angeordnet sein. Alternativ können die Trägerschichten auch jeweils hohlzylindrisch ausgebildet sein, wobei diese jeweils einen unterschiedlich großen freien Durchmesser aufweisen. Diese Zylinder werden dann koaxial und voneinander beabstandet ineinander gesteckt. Die Trägerschichten können jedoch auch eine andere Form aufweisen, beispielsweise gewellt oder gebogen. Günstig ist es jedoch immer, wenn die Trägerschichten grundsätzlich baugleich ausgebildet sind, wenngleich diese auch unterschiedliche Abmessungen aufweisen können. Wichtig ist es, dass diese annährend gleich lang sind, sodass diese an deren zwei Enden miteinander verbunden werden können. In den jeweiligen endseitigen Verbindungsbereichen werden die beschichteten Trägerschichten mit einer kalten und warmen Seite verbunden. Die kalte Seite kann einen Kühlkörper und/oder die warme Seite ein Heizelement umfassen. Zum Verbinden sowie zur Herstellung elektrischer und/oder thermischer Kontaktflächen ist jeweils ein elektrisch leitendes Material vorgesehen, wodurch die beschichteten Trägerschichten mit der kalten und warmen Seite elektrisch und/oder thermisch verbunden werden. Die Kontaktflächen können Kupfer umfassen oder aus Kupfer gebildet sein. Günstig ist es hierbei, wenn die Vorrichtung mit einer Fühleinrichtung verbunden wird. Die Fühleinrichtung kann als Sensor oder Teil davon ausgebildet sein und ist insbesondere drahtlos ausgebildet und mit der warmen Seite verbunden. Sind die beschichteten Trägerschichten als Hohlzylinder ausgebildet und konzentrisch zueinander angeordnet, kann die Fühleinrichtung in einer radialen Mitte der konzentrischen Anordnung angeordnet werden und axial bis zur kalten Seite der Vorrichtung reichen.

Zweckmäßig ist es dabei weiter, wenn die kalte Seite der Vorrichtung mit einem Messsystem verbunden wird, wobei über das Messsystem ein Messsignal von der Fühleinrichtung ausgelesen wird. Weiter wird das Messsystem durch die von der Vorrichtung bereitgestellte elektrische Energie mit elektrischer Energie versorgt. Dadurch wird ein autark arbeitender thermoelektrischer Generator gebildet.

Weitere Vorteile, Merkmale und Wirkungen ergeben sich aus den nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen. In den Zeichnungen, auf welche dabei Bezug genommen wird, zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung;

Fig. 2 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 3 eine weitere Ansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 2;

Fig. 4 eine weitere Ansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 2;

Fig. 5 ein beschichtetes Thermoelement;

Fig. 6 ein weiteres beschichtetes Thermoelement;

Fig. 7 weitere beschichtete Thermoelemente;

Fig. 8 Elemente einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 9 eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Bereitstellung von elektrischer Energie. Dieses umfasst eine kalte Seite 2 und eine warme Seite 3. Die kalte Seite 2 und die warme Seite 3 sind jeweils aus einem elektrisch leitenden Material 4 gebildet. Weiter umfasst die Vorrichtung 1 ein teilweise halbleitendes Thermoelement 5, welches zwischen der warmen Seite 2 und der kalten Seite 3 angeordnet ist. Das Thermoelement 5 ist flach und plattenförmig ausgebildet ist und mit mehreren länglichen Elementen 6 beschichtet. Die durch längliche Elemente 6 dargestellte Beschichtung ist aus einer dotierten Heuslerschen Legierung gebildet, wobei die länglichen Elemente 6 abwechselnd p-dotiert und n-dotiert sind. Das Thermoelement 5 gemäß Fig. 1 ist als Trägerschicht 7 ausgebildet auf welche das dotierte Material vorab aufgesputtert wurde. Die Trägerschicht ist aus einem elektrischen Isolator ausgebildet und weist vor dem Aufsputtern eine Rauheit auf. Die kalte Seite 2 umfasst eine Kühlvorrichtung 8. Die warme Seite 3 ist mit einer Fühleinrichtung 10 verbunden, welche zum Messen unterschiedlicher Parameter wie beispielsweise eine Temperatur ausgebildet ist. Ferner ist die Vorrichtung 1 mit der warmen Seite 3 an einer warmen Seite eines Motors angeordnet, weshalb keine eigene Heizeinrichtung vorgesehen werden muss.

In Fig. 2 bis Fig. 4 ist je eine Ansicht einer weiteren Vorrichtung 1 gezeigt. Dieses umfasst dieselben Elemente wie eine Vorrichtung 1 gemäß Fig. 1, weshalb diese nicht nochmals beschrieben werden. Ferner sind zwei metallische Elemente 9 vorgesehen und die Vorrichtung 1 umfasst mehrere Thermoelemente 5. Die Thermoelemente 5 sind jeweils plattenförmig ausgebildet und aufeinander gestapelt. Gemäß den Fig. 2 bis 4 ist jedes Thermoelement auf einer Seite mit einer p-dotierten und auf der anderen Seite mit einer n-dotierten Legierung beschichtet. Die Thermoelemente 5 sind endseitig derart miteinander verbunden, dass ein Energieübertrat stattfinden kann. Weiter sind diese jeweils an einem Ende mit dem jeweiligen metallischen Element 9 verbunden, welches aus Kupfer gebildet ist.

Solche Verbindungen dürfen jedoch nicht die länglichen Elemente 6 kurzschließen. Die metallischen Elemente 9 verbinden die Thermoelemente 5 mit der kalten Seite 2 bzw. der warmen Seite 3. Es wird explizit darauf hingewiesen, dass eine Vorrichtung 1 gemäß Fig. 1 metallische Elemente 9 aufweisen kann. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, dass die warme Seite 3 als Schraubenmutter ausgebildet ist, wodurch diese an externen Vorrichtungen anbringbar ist.

Fig. 5 bis 7 zeigen jeweils unterschiedlich ausgebildete beschichtete

Thermoelemente 5, welche Trägerschichten 7 bilden. Das Thermoelement 5 gemäß Fig. 5 ist plattenförmig ausgebildet und umfasst p-dotierte und n-dotierte längliche Elemente 6, welche abwechselnd auf der Trägerschicht 7 aufgebracht sind. Die Trägerschicht 7 ist mit den länglichen Elementen 6 beschichtet, welche seriell zueinander verbunden sind. Fig. 6 zeigt eine andere Variante der Beschichtung der Trägerschicht 7: die p-dotierten und n-dotierten länglichen Elemente 6 sind als

Schichten ausgebildet. Fig. 6 zeigt folglich einen Schnitt entlang einer Längsachse durch das Thermoelement 5. Die p-dotierten und n-dotierente länglichen Elemente 6 werden jeweils abwechselnd und übereinander auf der Trägerschicht 7 aufgebracht, insbesondere durch Sputtern. Zwischen jeweils zwei Schichten von länglichen Elementen 6 ist jeweils eine dünne Isolierschicht 12 vorgesehen. Die

Isolierschicht 12 ist derart zwischen den länglichen Elementen 6 angeordnet, dass diese seriell miteinander verbunden sind. In Fig. 7 sind zwei Thermoelemente 5 gezeigt, welche hohlzylindrisch ausgebildet und koaxial ineinander gesteckt sind. Diese sind wiederum mit p-dotierten und n-dotierten länglichen Elementen 6 beschichtet, welche zwischen den einzelnen Zylindern entsprechend miteinander verbunden sind. Das Thermoelement 5 gemäß Fig. 7 kann auch wie das Thermoelement 5 gemäß Fig. 6 oder unterschiedlich beschichtet sein.

In Fig. 8 sind Elemente einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 gezeigt. Die Vorrichtung 1 ist im Wesentlichen konzentrisch ausgebildet, wofür einzelne Zylinder koaxial ineinander gesteckt sind. Das Thermoelement 5 entspricht dem Thermoelement 5 gemäß Fig. 7. Sind mehrere ineinander gesteckte hohlzylindrische Thermoelemente 5 vorgesehen, ist es günstig, wenn ein äußerer Hohlzylinder 13 vorgesehen ist. Dieser Hohlzylinder 13 umgibt die Thermoelemente 5 radial als äußerste Schicht und bildet somit einen mechanischen Schutz. Innerhalb eines radial innersten Thermoelementes 5 ist eine Fühleinrichtung 10 vorgesehen, welche über Verbindungen 14 mit zum Beispiel einem Messsystem 11 (in Fig. 8 nicht gezeigt) verbunden sein kann. Axial wird die Vorrichtung 1 von der kalten Seite 2 und der warmen Seite 3 abgeschlossen, welche als Schraubenkörper ausgebildet und elektrisch leitend ausgebildet sind.

Fig. 9 zeigt im Wesentlichen die Vorrichtung 1 gemäß Fig. 8 in einem zusammengebauten Zustand. Zusätzlich umfasst diese Vorrichtung 1 ein

Messsystem 11, welches über Leitungen 15 von der als thermoelektrischer Generator ausgebildeten Vorrichtung 1 mit elektrischer Energie versorgt wird. Diese Vorrichtung 1 arbeitet also als vollständig autarker Sensor, welcher insbesondere zur Temperaturmessung ausgebildet ist. Ein dadurch gebildeter thermoelektrischer Generator kann beispielsweise als autarker Sensor an einem Motor, insbesondere an einem Motorprüfstand oder zur Energieversorgung eines Aktuators oder als Wärmeübertrager für ein kabelloses Netzwerk verwendet werden.

Claims (17)

Patentansprüche

1. Vorrichtung (1) zur Bereitstellung von elektrischer Energie, mit einer kalten Seite (2) und einer warmen Seite (3), wobei die kalte Seite (2) und die warme Seite (3) ein thermisch leitendes Material (4) umfassen und die kalte Seite (2) und die warme Seite (3) eine unterschiedliche Temperatur aufweisen, und zumindest einem zumindest teilweise halbleitenden Thermoelement (5), wobei das Thermoelement (5) zwischen der warmen Seite (2) und der kalten Seite (3) diese verbindend angeordnet ist, wobei das zumindest eine Thermoelement (5) flach ausgebildet ist und mehrere längliche Elemente (6) umfasst, wobei das Thermoelement (5) eine Trägerschicht (7) umfasst, wobei die länglichen Elemente (6) auf der Trägerschicht (7) aufgebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht (7) hohlzylindrisch ausgebildet ist.

1. Vorrichtung (1) zur Bereitstellung von elektrischer Energie, mit einer kalten Seite (2) und einer warmen Seite (3), wobei die kalte Seite (2) und die warme Seite (3) ein thermisch leitendes Material (4) umfassen und die kalte Seite (2) und die warme Seite (3) eine unterschiedliche Temperatur aufweisen, und zumindest einem zumindest teilweise halbleitenden Thermoelement (5), wobei das Thermoelement (5) zwischen der warmen Seite (2) und der kalten Seite (3) diese verbindend angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Thermoelement (5) flach ausgebildet ist und mehrere längliche Elemente (6) umfasst.

2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die länglichen Elemente (6) dotiert sind.

2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die länglichen Elemente (6) sind.

3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht (7) plattenförmig ausgebildet ist, wobei die Trägerschicht (7) einseitig oder beidseitig mit den länglichen Elementen (6) beschichtet ist.

3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermoelement (5) eine Trägerschicht (7) umfasst, wobei die länglichen Elemente (6) auf der Trägerschicht (7) aufgebracht sind.

4. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die kalte Seite (2) eine Kühlvorrichtung (8) umfasst.

4. Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht (7) plattenförmig ausgebildet ist, wobei die Trägerschicht (7) einseitig oder beidseitig mit den länglichen Elementen (6) beschichtet ist.

5. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine externe Wärmequelle zur Erwärmung der warmen Seite (3) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht (7) hohlzylindrisch ausgebildet ist.

6. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermoelement (5) zumindest ein metallisches Element (9), insbesondere aus Kupfer, umfasst.

6. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die kalte Seite (2) eine Kühlvorrichtung (8) umfasst.

7. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Element (9) zumindest teilweise mit der kalten Seite (2) und/oder der warmen Seite (3) verbunden ist.

7. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine externe Wärmequelle zur Erwärmung der warmen Seite (3) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei, drei, vier oder mehr Thermoelemente (5) vorgesehen sind, wobei die Thermoelemente (5) schichtförmig zueinander angeordnet sind.

8. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermoelement (5) zumindest ein metallisches Element (9), insbesondere aus Kupfer, umfasst.

9. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Thermoelemente (5) vorgesehen sind, wobei die Thermoelemente (5) hohlzylindrisch ausgebildet und koaxial ineinander gesteckt sind.

9. Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Element (9) zumindest teilweise mit der kalten Seite (2) und/oder der warmen Seite (3) verbunden ist.

10. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die länglichen Elemente (6) aus einer Heuslerschen Legierung, insbesondere auf einer auf Fe2VAI basierenden Legierung, gebildet sind.

10. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei, drei, vier oder mehr Thermoelemente (5) vorgesehen sind, wobei die Thermoelemente (5) schichtförmig zueinander angeordnet sind.

11. Verwendung einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 als autarker Sensor, insbesondere an einem Motor.

11. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Thermoelemente (5) vorgesehen sind, wobei die Thermoelemente (5) hohlzylindrisch ausgebildet und koaxial ineinander gesteckt sind.

12. Verwendung einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Energieversorgung eines Aktuators.

12. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die länglichen Elemente (6) aus einer Heuslerschen Legierung, insbesondere auf einer auf Fe2VAI basierenden Legierung, gebildet sind.

13. Verwendung einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 als Regenerator für ein kabelloses Netzwerk.

13. Verwendung einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 als autarker Sensor, insbesondere an einem Motor.

14. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung (1), insbesondere einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend folgende Schritte: - Bereitstellen von zumindest einer elektrisch isolierenden Trägerschicht (7) und p-dotierten und n-dotierten Heuslerschen Legierungen, wobei eine Oberfläche der Trägerschicht (7) insbesondere rau ausgebildet ist; - Beschichten der zumindest einen Trägerschicht mit der zumindest einen Legierung durch ein Dünnschichtverfahren, wobei längliche Elemente (6) ausgebildet werden; - Aktivieren der länglichen Elemente (6) durch eine Wärmebehandlung; - Verbinden der zumindest einen ein Thermoelement (5) bildenden beschichteten Trägerschicht (7) mit einer kalten Seite (2) und einer warmen Seite (3).

14. Verwendung einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Energieversorgung eines Aktuators.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Trägerschichten (7) beschichtet und miteinander verbunden werden.

15. Verwendung einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 als Regenerator für ein kabelloses Netzwerk.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) mit einer Fühleinrichtung (10) verbunden wird.

16. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung (1), insbesondere einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, umfassend folgende Schritte: - Bereitstellen von zumindest einer elektrisch isolierenden Trägerschicht (7) und zumindest einer Heuslerschen Legierung, wobei eine Oberfläche der Trägerschicht (7) insbesondere rau ausgebildet ist; - Beschichten der zumindest einen Trägerschicht mit der zumindest einen Legierung durch ein Dünnschichtverfahren, wobei längliche Elemente (6) ausgebildet werden; - Aktivieren der länglichen Elemente (6) durch eine Wärmebehandlung; - Verbinden der zumindest einen ein Thermoelement (5) bildenden beschichteten Trägerschicht (7) mit einer kalten Seite (2) und einer warmen Seite (3).

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass p-dotierte und n-dotierte Heuslersche Legierungen zur Bildung der länglichen Elemente (6) verwendet werden.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Trägerschichten (7) beschichtet und miteinander verbunden werden.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) mit einer Fühleinrichtung (10) verbunden wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die kalte Seite der Vorrichtung (1) mit einem Messsystem (11) verbunden wird, wobei über das Messsystem (11) ein Messsignal von der Fühleinrichtung (10) ausgelesen wird. Patentansprüche

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die kalte Seite der Vorrichtung (1) mit einem Messsystem (11) verbunden wird, wobei über das Messsystem (11) ein Messsignal von der Fühleinrichtung (10) ausgelesen wird.