DE102020104246A1

DE102020104246A1 - Thermoelektrischer Generator

Info

Publication number: DE102020104246A1
Application number: DE102020104246.9A
Authority: DE
Inventors: Kornelius Nielsch; Andy Thomas
Original assignee: Leibniz Institut fuer Festkorper und Werkstofforschung Dresden eV
Current assignee: Leibniz Institut fuer Festkorper und Werkstofforschung Dresden eV
Priority date: 2020-02-18
Filing date: 2020-02-18
Publication date: 2021-08-19

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Physik und betrifft einen thermoelektrischen Generator, wie er beispielsweise für die teilweise Rückgewinnung von elektrischer Energie aus Abwärme eingesetzt werden kann.Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen thermoelektrischen Generator anzugeben, bei dem eine höhere Ausbeute an elektrischen Strom bei vergleichsweise geringerem Bauumfang realisiert wird.Die Aufgabe wird gelöst durch einen thermoelektrischem Generator mindestens bestehend aus einem Material zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst und aus einem Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes, wobei die Anordnung des Materials zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst an, in und/oder um das Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes ein Magnetfeld realisiert, dessen Richtung um maximal 10 % in allen Richtungen von der senkrechten Richtung des Magnetfeldes zu den Richtungen des Stromflusses und des Wärmeflusses abweicht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Gebiete der Physik und der Materialwissenschaften und betrifft einen thermoelektrischen Generator, wie er beispielsweise für die teilweise Rückgewinnung von elektrischer Energie aus Abwärme oder als Sensor zur Messung von Temperaturdifferenzen eingesetzt werden kann.
Unter Thermoelektrizität wird die gegenseitige Beeinflussung von Temperatur und Elektrizität und ihre Umsetzung ineinander verstanden. Der Seebeck-Effekt, auch thermoelektrischer Effekt, der Peltier-Effekt und der Thomson-Effekt beschreiben jeweils eine umkehrbare Wechselwirkung zwischen den beiden physikalischen Größen Temperatur und Elektrizität (Wikipedia, Stichwort Thermoelektriziät).
Der Nernst-Effekt oder thermomagnetische Effekt, umfasst zwei Effekte im Zusammenspiel zwischen elektrischer Spannung oder elektrischem Strom und Wärmestrom oder Temperaturdifferenz in einem äußeren Magnetfeld.
Er liegt vor, wenn bei einem Wärmefluss im senkrecht dazu ausgerichteten Magnetfeld in transversaler Richtung zu beiden eine elektrische Spannung auftritt. Dabei gilt: $E_{y} = N \cdot \frac{dT}{dx} \cdot B_{z}$
wobei die Komponente des elektrischen Feldes E in transversaler Richtung (y) proportional zum Temperaturgradienten dT/dx in longitudinaler Richtung (x) und zur magnetischen Flussdichte B senkrecht dazu (z) ist. Dabei ist N der Nernst-Koeffizient.
Mit einem thermoelektrischen Generator ist die direkte Wandlung von Wärme in elektrische Energie möglich (Thermovoltaik). Statt Metallen werden für thermoelektrische Generatoren Halbleitermaterialien verwendet, ähnlich dem Peltier-Element, wodurch die Effizienz gegenüber metallischen Thermoelementen wesentlich gesteigert werden kann. Der Wirkungsgrad thermoelektrischer Generatoren beträgt mit ca. 17 % ein Bruchteil des Carnot-Wirkungsgrades. Hinsichtlich einfachem Aufbau, Zuverlässigkeit und Lebensdauer sind sie jedoch allen anderen Verfahren überlegen. Gebräuchliche Materialien sind Bi₂Te₃, Bleitellurid PbTe, SiGe, BiSb oder FeSi₂ mit erzielbaren Wirkungsgraden zwischen drei und acht Prozent. Um ausreichend hohe Spannungen zu erhalten, werden mehrere zwischen der kalten und der warmen Seite montierte Elemente elektrisch in Reihe geschaltet.
Thermoelektrische Generatoren werden auch in Radionuklidbatterien, unter anderem für Raumsonden (z. B. wegen zu großer Entfernung von der Sonne) oder in abgelegenen Mess-Sonden, verwendet, wenn Solarzellen nicht zur Energieerzeugung eingesetzt werden können. Radioaktiver Zerfall künstlich hergestellter Radioisotope erzeugt hier die zum Betrieb erforderliche Wärme.
Gemäß der JP 2018078147 A ist ein magnetisches thermoelektrisches Element bekannt, welches unter Ausnutzung eines abnormalen Nernst-Effektes ein weichmagnetisches Material beinhaltet.
Aus der US 9893260 B ist eine thermoelektrische Anordnung bekannt, welche ebenfalls den abnormalen Nernst-Effekt ausnutzt und aus einem Substrat, ein thermoelektrisches Material und einen Konnektor aus einem nichtmagnetischen Material aufgebaut ist.
Weiter ist aus der JP 60799995 B ein thermoelektrischer Generator bekannt. Dieser Generator besteht aus einer Vielzahl an dünnen parallel zueinander angeordneten Drähten, die auf der Oberfläche eines Substrates angeordnet sind, und die mit einer Oberflächenschicht aus MgO versehen sind. Der Generator hat eine hohe magnetische Anisotropie. Jeder dünne Draht des Generators ist in der gleichen Richtung magnetisiert. Die Enden der dünnen Drähte auf jeder Seite sind jeweils kontaktiert und elektrisch miteinander verbunden. Jeweils zwischen den dünnen Drähten sind Verbindungsdrähte in gleicher Richtung parallel angeordnet. Die Verbindungsdrähte sind aus einem nichtmagnetischen Material und sind mäanderförmig mit den dünnen Drähten verbunden, so dass ein Ende eines dünnen Drahtes mit dem gleichen Ende eines Verbindungsdrahtes elektrisch leitend verbunden ist und das andere Ende des Verbindungsdrahtes mit dem anderen Ende des nächsten dünnen Drahtes elektrisch leitend verbunden ist, usw..
Der Generator erzeugt elektrischen Strom bei Vorliegen einer Temperaturdifferenz senkrecht zur Magnetisierungsrichtung.
Mit den Lösungen des Standes der Technik sind thermoelektrisch Generatoren vorhanden, die externe Magnetfelder benötigen und außerdem relativ geringe Wirkungsgrade zeigen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen thermoelektrischen Generator anzugeben, bei dem eine höhere Ausbeute an elektrischen Strom bei vergleichsweise geringerem Bauumfang realisiert wird.
Die Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche, wobei die Erfindung auch Kombinationen der einzelnen abhängigen Patentansprüche im Sinne einer Und-Verknüpfung mit einschließt, solange sie sich nicht gegenseitig ausschließen.
Der erfindungsgemäße thermoelektrische Generator besteht mindestens aus einem Material zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst und aus einem Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes, wobei mindestens das Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes elektrisch kontaktiert ist, und wobei mindestens eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Temperaturdifferenz im Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes vorhanden ist, und mindestens eine elektrische Kontaktierung des Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes vorhanden ist, und wobei die Anordnung des Materials zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst an, in und/oder um das Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes ein Magnetfeld realisiert, dessen Richtung um maximal 10 % in allen Richtungen von der senkrechten Richtung des Magnetfeldes zu den Richtungen des Stromflusses und des Wärmeflusses abweicht.
Vorteilhafterweise ist das Material zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst

- ein metallisches Material und/oder
- ein ferromagnetisches Material und/oder
- ein bei Raumtemperatur ferromagnetisches Material und/oder
- ein Material mit einer magnetischen Anisotropie.

Ebenfalls vorteilhafterweise ist das Material zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst ein Dauermagnet.
Weiterhin vorteilhafterweise besteht das Material zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst aus Basislegierungen von Eisen, Cobalt oder Nickel.
Vorteilhaft ist es auch, wenn das Material zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst ein Compositmaterial und/oder ein strukturiertes Material ist, welches jeweils mindestens überwiegend ein Material zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst enthält.
Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn das Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes ein Compositmaterial ist, welches mindestens überwiegend ein Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes enthält.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn das Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes Co₃Sn₂S₂, Co₂MnX (mit X = Ga, Ge, Al oder Si bezeichnet), CoFeB, Fe-Pt, Fe-Pd, Mn-Ga, oder FeOx ist.
Und auch vorteilhaft ist es, wenn das Material zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst und das Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes stofflich miteinander kontaktiert sind.
Von Vorteil ist es auch, wenn das Material zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst und das Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes durch ein Isolatormaterial stofflich voneinander getrennt angeordnet sind.
Weiterhin von Vorteil ist es, wenn das Material zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst überwiegend aus einem Material besteht, welches keine parasitären Stromflüsse realisiert.
Vorteilhaft ist es ebenfalls, wenn die Anordnung des Materials zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst an, in und/oder um das Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes ein Magnetfeld realisiert, dessen Richtung um 1 bis 5 %, vorteilhafterweise um 0 %, in allen Richtungen von der senkrechten Richtung des Magnetfeldes zu den Richtungen des Stromflusses und des Wärmeflusses abweicht.
Und auch vorteilhaft ist es, wenn als Vorrichtung zur Erzeugung einer Temperaturdifferenz die Vorrichtung des thermoelektrischen Generators, die die Abwärme des Generators aufnimmt, oder ein Ofen oder ein Brenner vorhanden sind.
Weiterhin wird erfindungsgemäß ein thermoelektrischer Generator als Sensor für die Ermittlung von Temperaturdifferenzen verwendet.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird es erstmals möglich einen thermoelektrischen Generator anzugeben, bei dem eine höhere Ausbeute an elektrischen Strom bei vergleichsweise geringerem Bauumfang realisiert wird.
Erreicht wird dies durch einen thermoelektrischen Generator, der mindestens aus zwei Materialien, einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Temperaturdifferenz in einem der Materialien und einer elektrischen Kontaktierung eines der Materialien besteht.
Dabei ist von erfindungsgemäßer Bedeutung, dass das mindestens eine Material zur Realisierung eines Magnetfeldes aus einem Material besteht, welches selbst ein Magnetfeld erzeugt. Ein solches erfindungsgemäß vorhandenes Material kann vorteilhafterweise ein metallisches Material, wie beispielsweise eine Basislegierung aus Eisen, Cobalt oder Nickel sein.
Ebenso kann vorteilhafterweise dieses Material zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst ein ferromagnetisches Material und/oder ein bei Raumtemperatur ferromagnetisches Material und/oder ein Material mit einer magnetischen Anisotropie sein.
Das erfindungsgemäße Material zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst ist vorteilhafterweise in Form eines Dauermagnetes vorhanden.
Es kann ebenso vorteilhafterweise in Form eines Compositmaterials und/oder eines strukturierten Materials vorliegen, wobei dann jeweils mindestens überwiegend das Material zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst enthalten sein muss.
Weiter ist von erfindungsgemäßer Bedeutung, dass als das mindestens andere Material ein Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes vorhanden ist.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn dieses Material einen möglichst großen Nernst-Effekt aufweist, vorteilhafterweise größer als 1 µV/K.
Als Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes kann vorteilhafterweise auch ein Compositmaterial eingesetzt werden, welches jedoch mindestens überwiegend ein Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes enthalten muss.
Vorteilhafterweise besitzt das Material eine Bandstruktur zur Realisierung eines großen Nernst-Effektes, und ist vorteilhafterweise Co₃Sn₂S₂, Co₂MnX (wobei X Ga, Ge, Al oder Si sein kann), CoFeB, Fe-Pt, Fe-Pd, Mn-Ga, oder FeOx.
Vorteilhaft ist es einerseits, wenn das Material zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst und das Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes stofflich miteinander kontaktiert sind, oder andererseits das Material zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst und das Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes durch ein Isolatormaterial stofflich voneinander getrennt angeordnet sind.
Das erfindungsgemäß einsetzbare Isolatormaterial soll eine elektrische Isolation realisieren.
Dabei kann das Isolatormaterial teilweise oder vollständig zwischen den beiden Materialien angeordnet sein, so dass nur ein teilweiser oder kein stofflicher Kontakt zwischen den beiden Materialien besteht. Es ist aber vorteilhafterweise auch möglich, dass das Material zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst in U-Form als Joch angeordnet ist und zwischen den Polen das Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes allein oder mit Isolatormaterialien angeordnet ist. Vorteilhafterweise würde eine solche Anordnung das Joch aus Material zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst beinhalten und in stofflichem Kontakt mit dem Joch würde jeweils ein Isolatormaterial stehen, welches in stofflichem Kontakt mit dem Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes steht, aber dieses Material vom Joch aus Material zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst stofflich vollständig trennt.
Weiter ist es sehr vorteilhaft, wenn das Material zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst überwiegend aus einem Material besteht, welches keine parasitären Stromflüsse realisiert.
Sofern die eingesetzten Materialien zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst solche parasitären Stromflüsse erzeugen, ist es von besonderem Vorteil wenn dann ein Isolationsmaterial zwischen dem Material zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst und dem Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes angeordnet ist, wodurch diese parasitären Stromflüsse unterbunden werden.
Gemäß der erfindungsgemäßen Lösung ist es erforderlich, dass die Anordnung des Materials zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst an, in und/oder um das Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes so erfolgt ist, dass ein Magnetfeld realisiert worden ist, dessen Richtung um maximal 10 % in allen Richtungen von der senkrechten Richtung des Magnetfeldes zu den Richtungen des Stromflusses und des Wärmeflusses abweicht.
Ebenso soll erfindungsgemäß ein möglichst homogenes Magnetfeld erzeugt werden.
Die Richtung des Wärmeflusses wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung einer Temperaturdifferenz im Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes bestimmt. Eine solche Vorrichtung kann beispielsweise die Vorrichtung des thermoelektrischen Generators, die die Abwärme des Generators selbst aufnimmt, oder ein Ofen oder ein Brenner sein. In jedem Fall muss die Vorrichtung eine Temperaturdifferenz zwischen den beiden Materialien des erfindungsgemäßen Generators realisieren
Die Richtung des Stromflusses wird durch die elektrische Kontaktierung des Materials mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes bestimmt.
Vorteilhafterweise wird durch das Material zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst ein Magnetfeld realisiert, welches um 1 bis 5 %, vorteilhafterweise um 0 %, in allen Richtungen von der senkrechten Richtung des Magnetfeldes zu den Richtungen des Stromflusses und des Wärmeflusses abweicht.
In jedem Fall soll erfindungsgemäß die Richtung des erzeugten Magnetfeldes möglichst senkrecht zu den Richtungen des Wärmeflusses und Stromflusses stehen.
Der erfindungsgemäße thermoelektrische Generator wirkt dadurch, dass durch das Material zur Realisierung eines Magnetfeldes ein Magnetfeld durch das Material selbst erzeugt wird. Dieses Magnetfeld durchdringt dann das Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes. Gleichzeitig wird senkrecht zu der Richtung des Magnetfeldes durch die Vorrichtung zur Erzeugung einer Temperaturdifferenz im Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes eine Temperaturdifferenz erzeugt. Diese beiden Wirkungen zusammen erzeugen in dem Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes einen Stromfluss, dessen Richtung ebenfalls senkrecht zu der Richtung des Magnetfeldes ist, der über die elektrische Kontaktierung abgegriffen wird.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird ein thermoelektrischer Generator angegeben, bei dem eine höhere Ausbeute an elektrischem Strom bei vergleichsweise geringerem Bauumfang realisiert wird. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass als Materialien mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes solche Materialien eingesetzt werden, die einen großen Nernst-Effekt aufweisen, und als das Material zur Realisierung eines Magnetfeldes ein Material eingesetzt wird, welches das Magnetfeld selbst erzeugt. Es sind also erfindungsgemäß keine gesonderten oder anderen Vorrichtungen zur Erzeugung eines Magnetfeldes oder eines Nernst-Effektes notwendig, als die Materialien selbst. Dadurch kann insbesondere ein kleiner Bauumfang des erfindungsgemäßen thermoelektrischen Generators erreicht werden. Es sind aber auch Serienschaltungen von einer Vielzahl der erfindungsgemäßen thermoelektrischen Generatoren möglich, um die Ausbeute an elektrischem Strom weiter zu erhöhen.
Weiterhin ist von erfindungsgemäßer Bedeutung, dass die beiden erfindungsgemäß notwendigen Materialien jeweils aktive Materialien sind, die eben ein Magnetfeld selbst erzeugen oder einen hohen Nernst-Effekt aufweisen.
Dadurch können deutlich höhere Stromflüsse und/oder elektrische Spannungen realisiert werden.
Ebenso ist von erfindungsgemäßer Bedeutung, dass der erfindungsgemäße thermoelektrische Generator als Sensor für Temperaturdifferenzen verwendet werden kann. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass durch die Temperaturdifferenz eine räumliche Ausdehnung des Sensors realisiert wird, die zu einer elektrischen Spannung führt.
Dabei wird der erfindungsgemäße thermoelektrisch Generator nicht als Energiequelle genutzt, sondern durch den Sensor ein Maß für eine Temperaturdifferenz ermittelt werden kann.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Beispiel 1
Ein würfelförmiger Nd₂Fe₁₄B-Magnet (Nd-Fe-B-Magnet) mit einer Kantenlänge von 0.1 mm, als Material zur Realisierung eines Magnetfeldes, wird elektrisch isolierend mit einem weiteren Würfel mit 0.1 mm Kantenlänge aus Co₃Sn₂S₂ (S_xy = -4 µV/K), als Material zur Realisierung eines Nernst-Effektes verbunden. Der Nd-Fe-B-Magnet ist so magnetisiert, dass die Richtung des erzeugten magnetischen Streufeldes orthogonal zur Verbindungsfläche der beiden Würfel steht.
Eine Würfelfläche wird dann in Kontakt mit einer Wärmequelle in einem Ofen gebracht, wodurch eine Temperaturdifferenz von 10 K zur gegenüberliegenden Würfelfläche entsteht. Dadurch wird senkrecht zum Temperaturgradienten und senkrecht zum magnetischen Streufeld eine elektrische Spannung zwischen den letzten beiden Würfelflächen erzeugt. Diese elektrische Spannung beträgt bei 10 K Temperaturdifferenz -40 µV.
Mit dem thermoelektrischen Generator aus den beiden Würfeln liegt ein thermoelektrischer Generator mit einem sehr geringen Bauumfang vor, mit dem vergleichsweise eine hohe Ausbeute an elektrischem Strom realisiert wird.
Wie bei anderen thermoelektrischen Generatoren üblich, kann eine Serienschaltung von zum Beispiel 100 dieser Bauelemente realisiert werden, so dass eine Spannung von -4 mV erzeugt werden kann.
Beispiel 2
Der nach Beispiel 1 hergestellte thermoelektrische Generator wird eingesetzt, um aus Wärme elektrische Energie zu generieren.
Beispiel 3
Der nach Beispiel 1 hergestellte thermoelektrische Generator kann weiterhin verwendet werden, um die Temperatur der Wärmequelle zu bestimmen. Dies ist dadurch realisierbar, da die erzeugte elektrische Spannung auf eine bestimmte Art und Weise, wie beispielsweise proportional, von der Temperaturdifferenz abhängt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2018078147 A [0007]
US 9893260 [0008]
JP 60799995 B [0009]

Claims

Thermoelektrischer Generator mindestens bestehend aus einem Material zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst und aus einem Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes, wobei mindestens das Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes elektrisch kontaktiert ist, und wobei mindestens eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Temperaturdifferenz im Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes vorhanden ist, und mindestens eine elektrische Kontaktierung des Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes vorhanden ist, und wobei die Anordnung des Materials zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst an, in und/oder um das Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes ein Magnetfeld realisiert, dessen Richtung um maximal 10 % in allen Richtungen von der senkrechten Richtung des Magnetfeldes zu den Richtungen des Stromflusses und des Wärmeflusses abweicht.
Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 1, bei dem das Material zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst - ein metallisches Material und/oder - ein ferromagnetisches Material und/oder - ein bei Raumtemperatur ferromagnetisches Material und/oder - ein Material mit einer magnetischen Anisotropie ist.
Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 1, bei dem das Material zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst ein Dauermagnet ist.
Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 1, bei dem das Material zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst aus Basislegierungen von Eisen, Cobalt oder Nickel besteht.
Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 1, bei dem das Material zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst ein Compositmaterial und/oder ein strukturiertes Material ist, welches jeweils mindestens überwiegend ein Material zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst enthält.
Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 1, bei dem das Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes ein Compositmaterial ist, welches mindestens überwiegend ein Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes enthält.
Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 1, bei dem das Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes Co₃Sn₂S₂, Co₂MnX (mit X = Ga, Ge, Al oder Si bezeichnet), CoFeB, Fe-Pt, Fe-Pd, Mn-Ga, oder FeOx ist.
Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 1, bei dem das Material zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst und das Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes stofflich miteinander kontaktiert sind.
Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 1, bei dem das Material zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst und das Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes durch ein Isolatormaterial stofflich voneinander getrennt angeordnet sind.
Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 1, bei dem das Material zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst überwiegend aus einem Material besteht, welches keine parasitären Stromflüsse realisiert.
Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 1, bei dem die Anordnung des Materials zur Realisierung eines Magnetfeldes durch das Material selbst an, in und/oder um das Material mit einer Bandstruktur zur Realisierung eines Nernst-Effektes ein Magnetfeld realisiert, dessen Richtung um 1 bis 5 %, vorteilhafterweise um 0 %, in allen Richtungen von der senkrechten Richtung des Magnetfeldes zu den Richtungen des Stromflusses und des Wärmeflusses abweicht.
Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 1, bei dem als Vorrichtung zur Erzeugung einer Temperaturdifferenz die Vorrichtung des thermoelektrischen Generators, die die Abwärme des Generators aufnimmt, oder ein Ofen oder ein Brenner vorhanden sind.
Verwendung eines thermoelektrischen Generators nach Anspruch 1 als Sensor für die Ermittlung von Temperaturdifferenzen.