DE1074687B - Einrichtung zur Ausnützung der thermoelcktrischen Effekte mit hohem Wirkungsgrad - Google Patents

Einrichtung zur Ausnützung der thermoelcktrischen Effekte mit hohem Wirkungsgrad

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DE1074687B
DE1074687B DENDAT1074687D DE1074687DA DE1074687B DE 1074687 B DE1074687 B DE 1074687B DE NDAT1074687 D DENDAT1074687 D DE NDAT1074687D DE 1074687D A DE1074687D A DE 1074687DA DE 1074687 B DE1074687 B DE 1074687B
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Germany
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thermoelectric
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electrode
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München Dr. Reinhard Dahlberg
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Siemens and Halske AG
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Siemens and Halske AG
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects

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  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Description

  • Einrichtung zur Ausnützung der thermoelektrischen Effekte mit hohem Wirkungsgrad Die Umwandlung von Wärme in elektrische Energie mit Hilfe von Thermoelementen hat für Meßzwecke weitgehende Anwendung in der Technik gefunden. Wegen des zu kleinen Wirkungsgrades konnte sich eine technische Erzeugung von elektrischer Energie aus Wärme mit Hilfe thermoelektrischer Generatoren jedoch bisher noch nicht durchsetzen. Selbst die in den letzten Jahren erzielten Fortschritte in der Auffindung von thermoelektrisch sehr günstigen Halb-Leitermaterialien lassen den thermoelektrischen Generator neben der Dampfturbine noch sehr weit unterlegen erscheinen. Während man in der Lage ist, bei Temperaturdifferenzen von 500° C mit Turbinen einen Wirkungsgrad von über 30% zu erzielen, liefert der beste heute bekannte Thermogenerator nicht einmal 10 % entnehmbare elektrische Energie. Der Grund für diesen kleinen Nutzeffekt liegt vor allem darin, daß zuviel Wärme vom Thermogenerator irreversibel aufgenommen wird, d. h. im wesentlichen durch Wärmeleitung verlorengeht. Das Verhältnis der bei einer Temperaturdifferenz dT vom Thermogenerator reversibel aufgenommenen Wärmemenge zu der irreversibel aufgenommenen Wärmemenge ist bei den besten heute zur Verfügung stehenden thermoelektrischen Generatoren nicht größer als 0,6 bis 0,7, d. h., ein wesentlicher Teil der der heißeren Kontaktstelle des Thermoelements zugeführten Wärmemenge wird durch Wärmeleitung verbraucht und geht für die Umwandlung in elektrische Energie verloren. Hinzu kommt, daß die bekannten günstigen Thermopaare nur in einem relativ kleinen Temperaturbereich ihre guten thermoelektrischen Eigenschaften besitzen.
  • Eine entscheidende Verbesserung des Wirkungsgrades einer thermoelektrischen Einrichtung, insbesondere eines Thermogenerators oder auch eines zur Kühlung bzw. Heizung dienenden Peltierelements ist nur dann zu erwarten, wenn es gelingt, das Verhältnis der reversibel zur irreversibel aufgenommenen Wärmemenge wesentlich größer als Eins zu machen. Voraussetzung hierfür ist die Verringerung der nutzlosen Ableitung von Wärme in den Thermoschenkeln.
  • Es ist bekannt, die Wärmeleitung in einer thermoelektrischen Einrichtung dadurch zu verringern, daß man die Kristallgitter der die Thermoschenkel der Einrichtung bildenden Substanzen etwa durch Einbau von Neutralatomen oder durch Mischkristallbildung beeinflußt und dadurch die Wärmeleitfähigkeit des Kristallgitters herabsetzt. Weiterhin wurde durch den Erfinder bereits vorgeschlagen, die thermoelektrischen Materialien zu pulverisieren und die zwischen den einzelnen Körnern durch den wellenmechanischen Tunneleffekt bedingte elektrische Leitfähigkeit auszunutzen.
  • Die Erfindung schlägt einen neuen Weg zur Ausschalteng der Gitterwärmeleitfähigkeit und damit zur Erhöhung des Nutzeffektes der Energieumwandlung von Wärme in elektrische Energie bei einer zur Ausnützung der thermoelektrischen Effekte dienenden Einrichtung, bei der also im Betrieb zwischen der heißen und der kalten Kontaktstelle eine Thermospannung erzeugt wird oder bei Anlegen einer Spannung sich die Kontaktstellen erwärmen bzw. abkühlen, vor. Dies wird erfindungsgemäß durch eine konstruktive Veränderung des Aufbaus einer thermoelektrischen Einrichtung gegenüber dem bisher bekannten und durch die Ausnützung bekannter Effekte wie die thermische Elektronenemission bzw. die elektrische Leitfähigkeit ionisierter Gasstrecken erreicht. Es ist ein wesentliches Kennzeichen der Erfindung, daß in wenigstens einem Schenkel die heiße Kontaktstelle mit der kalten Kontaktstelle über eine leitfähig gemachte Gas- oder Vakuumstrecke verbunden ist. Dabei tritt bei Ausnützung des Peltiereffektes, wenn die Stromrichtung dieselbe wie die des bei einer Temperaturdifferenz fließenden Thermostromes ist, die Abkühlung an der vorher »heißen« Kontaktstelle auf, während die vorher »kalte« Kontaktstelle aufgeheizt wird. Dabei kann die elektrische Verbindung der beiden durch die Gas- bzw. Vakuumstrecke voneinander getrennten thermoelektrischen Materialien, z. B. durch thermische Emission von Elektronen, erfolgen. Dabei wird die Gasstrecke etwa von einem evakuierten Gefäß gebildet, wobei eine Elektronen emittierende Fläche mit der heißen Kontaktstelle dieses Schenkels möglichst gut wärmeleitend verbunden ist. Im Betrieb hat dann diese Emissionsfläche, die im wesentlichen von demselben thermoelektrischen Material wie das in diesem Schenkel an der heißen Kontaktstelle anliegende thermoelektrsche Material gebildet ist, praktisch die gleiche Temperatur wie die heiße Kontaktstelle.
  • Erfindungsgemäß wird weiterhin vorgeschlagen, die elektrische Leitfähigkeit der Gas- bzw. Vakuumstrecke durch Ionisation zu erzeugen. Außerdem können auch, wie dies bei höheren Betriebstemperaturen allgemein der Fall sein wird, beide Effekte gleichzeitig wirksam sein. Die Ionisation der Gas- bzw. Vakuumstrecke hat den Vorteil, daß die Stromrichtung nicht durch die Richtung der Elektronenbewegung festgelegt ist, so daß diese Anordnung durch Ausnützung des Peltiereffekts auch zur thermoelektrischen Kühlung bzw. Heizung verwendbar wird.
  • Der angestrebte Zweck, nämlich den Betrag der der heißen Kontaktstelle irreversibel zugeführten Wärmemenge durch Herabsetzung der Gitterwärmeleitfähigkeit zu verringern, ist somit erreicht. Die Gas- bzw. Vakuumstrecke wirkt als elektrisch leitendes Material, dessen Gitterwärmeleitfähigkeit praktisch Null ist und dessen Thermokraft durch das Material der beiden einander gegenüberstehenden, durch die Gas- oder Vakuumstrecke elektrisch miteinander verbundenen Platten gegeben ist.
  • Eine nähere Erläuterung des Erfindungsgedankens und weitere Einzelheiten der Erfindung werden durch die nun folgende Beschreibung der Figuren gegeben.
  • Die Fig. 1 zeigt eine Ausführung einer thermoelektrischen Einrichtung gemäß der Erfindung. Ein wesentliches Merkmal dieses neuartigen Thermoelements ist, daß in einem Gas- oder Vakuumgefäß 11 zwei Elektroden mit einander etwa parallel liegenden Flächen in geringem Abstand voneinander angeordnet sind und daß wenigstens die eine mit der heißen Kontaktstelle bzw. bei der Verwendung als Peltieranordnung mit der kalten Kontaktstelle in Berührung stehende, insbesondere aus thermoelektrischem Material bestehende Elektrode 4 und gegebenenfalls auch die dieser gegenüberliegende Elektrode 3 mit einem etwa der Größe der Emissionsfläche entsprechenden Querschnitt durch die Wandung des Gefäßes hindurchgeführt ist. Ein Schenkel wird z. B. durch die Platten 3 und 4 gebildet, der andere Schenkel ist mit 6 bezeichnet. Ein Metallrohr 5, durch das z. B. ein Dampfstrom geleitet werden kann, hält die Kontaktstelle 1, 8 auf einer konstanten Temperatur T1, die höher als die Temperatur To der Kontaktstelle 9, 10 ist. Es kann außerdem auch die ganze Einrichtung in einem Gas- oder Vakuumgefäß oder auch in Luft angeordnet sein.
  • Befinden sich z. B. die Platte 4 des einen Schenkels und das eine Ende 8 des anderen Schenkels auf hinreichend hoher Temperatur T1, dann werden infolge thermischer Emission Elektronen aus der heißeren Platte 4 austreten und zur kälteren Platte 3 belangen können. Ist die kältere Platte 3 mit dem kälteren Ende 10 des anderen Schenkels leitend verbunden, dann fließt ein Strom durch diese thermoelektrische Einrichtung Die Größe dieses Stroms ist nach dem Richardsonschen Gesetz abhängig von der Temperatur T1, der Austrittsarbeit # aus der heißeren Platte der emittierenden Fläche und der elektrischen Feldstärke zwischen den beiden Platten.
  • I = A' T2 ₧ e-eo z/kT.
  • Dabei ist die Konstante A' abhängig von den geometrischen Abmessungen der emittierenden Elektrode. e0 ist die Elementarladung und k die Boltzmannkonstante. Die Thermospannung U, die zwischen den beiden Kontaktstellen, die sich auf verschiedenen Temperaturen befinden, wirksam ist, wirkt als Saugspannung. Sie ist bekanntlich gegeben durch U=E(Ti-To), wobei s die differentielle Thermokraft der beiden Materialien, aus denen die Schenkel bestehen, ist.
  • Die gesamte elektrische Energie dieser Anordnung ist durch das Produkt U ₧ I gegeben. Da die Thermospannung durch die Temperaturdifferenz und außerdem auch noch durch die differentielle Thermokraft bestimmt ist, ist es günstig und wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Platten 3 und 4 des Schenkels und den anderen Schenkel 6 aus Materialien herzustellen, die eine große Thermokraft gegeneinander besitzen. Dies sind z. B. vor allem dotierte Halbleiter, die erst bei hoher Temperatur eigenleitend werden, wie dotierter Graphit, dotiertes Siliziumkarbid mit n-Leitungscharakter und Silizium. Außerdem können auch AIIIBV- Verbindungen mit Vorteil verwendet werden. Man kann den Schenkel 6 erfindungsgemäß auch aus einem beliebigen Metall herstellen, wenn der aus den Platten 3 und 4 gebildete Schenkel eine hinreichend große Thermokraft gegen das Metall hat.
  • Weiterhin kann man erfindungsgemäß die kältere Platte 3 aus beliebigem Material, insbesondere aus dem gleichen thermoelektrischen Material wie das an der heißen Kontaktstelle 8 anliegende thermoelektrische Material machen. Die Kontaktstelle zwischen den beiden Schenkeln der thermoelektrischen Einrichtung, die die Temperatur To hat, ist dann die Grenzfläche der kälteren Platte 3 mit dem gasgefüllten Zwischenraum 2.
  • Der Strom I ist von der Elektronenaustrittsarbeit gemäß dem Richardsonschen Gesetz abhängig. Durch einen sehr dünnen, d. h. die Thermokraft des Schenkels praktisch nicht beeinflussenden Überzug auf der Oberfläche der Elektronen emittierenden Platte und gegebenenfalls auch der dieser gegenüberliegenden Platte mit geeigneten, von den Oxydkathoden her bekannten Substanzen läßt sich die Austrittsarbeit und damit der Thermostrom in weiten Grenzen variieren.
  • Zur Vermeidung von Strahlungsverlusten der heißeren Platte kann man erfindungsgemäß diesen Schenkel auch aus drei oder mehr Platten aufbauen, zwischen denen dann entsprechend kleinere Temperaturdifferenzen bestehen.
  • Erfindungsgemäß kann die elektrische Leitfähigkeit der Strecke 2 auch durch Ionisation eines Gases, das sich in einem z. B. die beiden Platten 3 und 4 einschließenden Vakuumgefäß befindet, erzielt werden. Der Gasdruck kann dabei zwischen Hochvakuum und atmosphärischem Druck variieren. Insbesondere kann auch bei einem Überdruck von mehreren Atmosphären gearbeitet werden, um eine Verkürzung der Reichweite der ionisierenden Strahlung zu erzielen.
  • Ersetzt man nun das Instrument 7 in Fig. 1 durch eine Spannungsquelle, die so gepolt ist, daß die Stromrichtung dieselbe wie die des vorher fließenden Thermostromes ist, so kühlt sich die Kontaktstelle 1 bzw. 8 (also die bei der Verwendung als Thermogenerator heiße Kontaktstelle) ab, während sich die Kontaktstelle 9 bzw. 10 (also die bei der Verwendung als Thermogenerator kalte Kontaktstelle) erwärmt.
  • Die Ionisation des Gases kann mit den verschiedensten bekannten Mitteln erzielt werden. Dies sind z. B. alle Arten ionisierender Strahlung, z. B. a-, ,B-, y- und n-Strahlen oder durch Gasentladung (z. B. Hochfrequenzentladung), -wie sie in den Ausführungsbeispielen angewendet wird. Von einem HF-Generator 13 wird über eine Spule 14, die außen das Vakuumgefäß 11 umgibt, eine Gasentladung erzeugt. Außerdem kann die Ionisation z: B. auch durch Bestrahlung mit- ultraviolettem Licht (Volumen- oder Oberflächenionisation), durch Sekundärelektronenemission oder Feldemission erfolgen. Bei einem Druck von 1 bis 10 Torr lassen sich elektrische Leitfähigkeiten des Gases von etwa 0,1 bis 1 Ohm-1 cm-1 erzielen, während die Wärmeleitfähigkeiten dieses Gases nur etwa 10-7cal/°cm Sek. betragen.
  • In der Fig.2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel einer thermoelektrischen Einrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, bei der beide Schenkel durch Gasstrecken unterteilt sind und damit auch die Wärmeleitfähigkeit beider Schenkel wesentlich herabgesetzt wird, d. h. der Nutzeffekt der Anordnung gegenüber dem einer Anordnung nach Fig. 1 noch erhöht wird.
  • Die Unterteilung in mehrere Platten 18, 19, 20, 21 bzw. 22, 23, 24, 25 ist, wie bereits weiter oben erwähnt wurde, zur Vermeidung von Strahlungsverlusten günstig. Wird die elektrische Verbindung der Platten allein durch die thermische Elektronenemission bewirkt, so hat die Unterteilung des Schenkels 6 keinen Sinn, da die Elektronen nur aus der heißeren Platte austreten können (Gleichrichtereffekt). Durch die Keramikscheiben 15 und 55, die mit Isolierstützen versehen sind, werden die einzelnen Platten gehalten. Außerdem wird durch diese Scheiben und die Isolierstütze 16 ein abgeschlossenes Gefäß gebildet, in dem sich Vakuum oder Gas befindet, das z. B. durch die HF-Spule 14 ionisiert wird. Die in der Fig. 2 dargestellte Anordnung mit der ionisierten Gasstrecke hat den Vorteil, daß sie auch zur thermoelektrischen Kühlung bzw. Heizung (Peltiereffekt) verwendbar ist. Fließt durch die Anordnung ein durch die Spannungsquelle 17 bedingter Strom, so tritt je nach Stromrichtung eine Abkühlung bzw. Erwärmung des Metallrohres 5 auf. Ist die Spannungsquelle 17 wie in der Fig. 2 gepolt, so wird die Metallplatte gekühlt. Polt man um, so wird sie aufgeheizt.
  • Bei einer Anordnung, wie sie z.B. in Fig. 2 dargestellt ist, kann insbesondere auch die Kontaktstelle 21a, 25a durch den Peltiereffekt so hoch aufgeheizt werden, daß aus den Platten 25; 24, 23 Elektronen durch Glühemission austreten und die elektrische Leitfähigkeit der Gas- bzw. Vakuumstrecken dadurch erhöht wird. Zur Erhöhung des Nutzeffektes dieser Einrichtung ist es also außerdem auch günstig, die den Gas- bzw. Vakuumstrecken zugewandten Oberflächen der Platten 22, 23, 24 und 25 zur Verringerung der Austrittsarbeit auf bekannte Weise zu aktivieren.
  • Man kann diese Anordnung aber auch als thermoelektrischen Generator verwenden, dessen Wirkungsgrad durch die Unterteilung beider Schenkel gegenüber dem der Anordnung nach Fig. 1 wesentlich erhöht wird.
  • Die Fig. 3 zeigt eine rotationssymmetrisch aufgebaute thermoelektrische Einrichtung; wobei der eine Schenkel aus drei konzentrischen Zylindern 27, 28, 29 gebildet ist. 40, 41, 42 und 43 sind Isolierstützen, z. B. aus Keramik. Das Metallrohr 5 hat die Temperatur T1, die höher liegt als die Temperatur To der mit 44 bezeichneten Flächen der anderen Schenkel 30 und 31, so daß das Meßinstrument 26 einen Thermostrom anzeigt, die Anordnung also als Thermogenerator wirkt. Durch eine geeignete Ionisierungseinrichtung, wie z. B. wieder durch eine Hochfrequenzspule 14, kann man auch diese Anordnung, wenn man das Meßinstrument durch eine Batterie ersetzt, zur thermoelektrischen Kühlung bzw. Heizung verwenden. Zur Herabsetzung der Austrittsarbeit können auch bei dieser Anordnung die Zylinderoberflächen durch sehr dünne Fremdschichten aktiviert werden. Durch diesen überzug sowie durch Wahl der Temperatur T1 und der Größe der Platten bzw. der Zylinder und ihren Abstand voneinander läßt sich der elektrische Widerstand der Schenkel dieser thermoelektrischen Einrichtung variieren. Der maximale Nutzeffekt wird dann erreicht, wenn sich die beiden Schenkelwiderstände der thermoelektrischen Einrichtung verhalten wie die Wurzel aus den entsprechenden Lorenzzahlen. Die Lorenzzahl des ungeteilten Schenkels ist durch das Material, aus dem er besteht, bestimmt, während die des geteilten Schenkels nur durch die Vakuum- bzw. Gasstrecke bestimmt ist und gleich der Lorenzzahl Lo des Elektronengases ist (L0 = 2,5 ₧ 10-8V²/02).
  • Der -maximale Nutzeffekt wird, wie sich aus theoretischen Betrachtungen ergibt, erreicht für wenn R1 der Widerstand des geteilten Schenkels ist. Mit Thermoschenkeln aus geeignetem Halbleitermaterial, deren Thermokraft etwa 600 u V/° beträgt, V/° beträgt, kann man mit einer Anordnung, wie sie z. B. in Fg. 3 dargestellt ist, bei einer Temperaturdifferenz von 500° C zwischen den beiden Kontaktstellen einen Nutzeffekt bei der Umwandlung von Wärme in elektriche Energie von etwa 25% erzielen.
  • Die Fig. 4 zeigt eine rotationssymmetrisch aufgebaute Anordnung einer thermoeleletrischen Einrichtung gemäß der Erfindung, bei der beide Schenkel aus je drei konzentrischen Zylindern 49, 50, 51 bzw. 46, 47, 48 gebildet sind. 52, 53, 54 sind mit Halterungen versehene Isolierscheiben; z. B. aus Keramik. Hat das Metallrohr 5 z. B. die Temperatur T1 und die mit 33 bzw. 34 bezeichneten Flächen die Temperatur T0, so fließt ein Strom, dessen Richtung davon abhängt, ob T0 kleiner als oder T0 größer als T1 ist. Im Ausführungsbeispiel fließt durch die Anordnung ein durch eine Spannungsquelle 45 bedingter Strom, und man erhält bei der angegebenen Polung dieser Quelle eine Abkühlung des Metallrohres 5. Polt man die Spannungsquelle um, so wird das Metallrohr aufgeheizt. Durch die durch die Erfindung vorgeschlagene konstruktive Maßnahme gelingt es, die Gitterwärmeleitfähiglkeit beider Schenkel praktisch auszuschalten und damit die Vorteile der hohen Thermospannungen von Halbleitern mit dem Vorteil der kleinstmöglichen Lorenzzahlen des Elektronengases zu verbinden. Bei einer differentiellen Thermokraft, wie sie bei den bekannten halbleitenden Verbindungen auftritt, von etwa 600 V/° ist es mit einer Anordnung der Fig. 4, wenn sie als Thermogenerator arbeitet, möglich, bei einer Temperaturdifferenz von 500° C zwischen der heißen und der kalten Kontaktstelle Wärme mit einem Nutzeffekt von etwa 30 bis 40°/a in entnehmbare elektrische Energie umzuwandeln. Bei einer Anordnung, wie sie in den Fig. 2 und 4 dargestellt ist, ist der sogenannte Arbeitsfaktor A gegeben durch Arbeitsfaktoren da beide Lorenzzahlen durch die Vakuum- bzw. Gasstrecke bestimmt sind, also gleich der des Elektronengases sind. Es lassen sich mit dieser Anordnung Werte für A von 10 bis 20' erreichen, während bisher nur bis zu 0',7 zur Verfügung standen. Eine solche Anordnung, wenn sie als Kühlelement unter Ausnutzung des Peltiereffekts arbeitet, macht es möglich, einstufig von Zimmertemperatur auf 100° K abzukühlen.
  • Der maximale Nutzeffekt, der mit einer solchen thermoelektrischen Einrichtung zu erzielen ist, ergibt sich wieder für wobei für die geteilten Schenkel L1 = L0 und L2 = L0 ist.
  • Dieses Verhältnis wird für eine Einrichtung, bei der beide Schenkel unterteilt sind, gleich Eins.
  • Da die elektrische Leitfähigkeit der Gas- bzw. Vakuumstrecke auch durch jede radioaktive Strahlung erzeugt werden kann, ergibt sich ein besonderes Anwendungsgebiet für eine thermoelektrische Einrichtung gemäß der Erfindung für die Energiegewinnung bei Atommeilern, weil hier diese Strahlung bei allen energieerzeugenden Prozessen als Begleiterscheinung auftritt.

Claims (14)

  1. PATENTANSPRÜCHE: l P l l ) der Ansprüche 1. Einrichtung zur Ausnützung thermoelektrischer Effekte, insbesondere Thermogenerator, oder zur Kühlung bzw. Heizung dienendes Peltierelement mit zwei Thermoschenkeln, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einem Schenkel die »heiße« Kontaktstelle (1) mit der »kalten« Kontaktstelle (8) über eine leitfähig gemachte Gas- oder Vakuumstrecke (2) verbunden ist.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strecke (2) von einem gask k gefüllten oder evakuierten Gefäß gebildet ist und eine Elektronen emittierende Fläche (12) mit der heißen Kontaktstelle (1) dieses Schenkels möglichst gut wärmeleitend verbunden ist und im wesentlichen aus demselben thermoelektrisehen Material gebildet ist wie das in diesem Schenkel an der heißen Kontaktstelle (1) anliegende thermoelektrische Material.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strecke (2) durch ein ionisiertes Gas elektrisch leitend gemacht ist.
  4. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, rotationssymmetrisch ist. dadurch gekennzeichnet, daß in einem Vakuumgefäß zwei Elektroden (3, 4) mit einander etwa parallel liegenden Flächen in geringem Abstand voneinander angeordnet sind, daß wenigstens die eine mit der heißen (bzw. kalten) Kontaktstelle in Berührung stehende, insbesondere aus thermoelektrischem Material bestehende Elektrode (4 und gegebenenfalls die dieser gegenüberliegende Elektrode (3) mit einem etwa der Größe der Emissionsfläche entsprechenden Querschnitt durch die Wandung des Gefäßes hindurchgeführt ist.
  5. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Elektronen aussendenden bzw. aufnehmenden Flächen der Elektroden (4, 3) aus dotiertem halbleitendem Material gebildet ist, insßesondere die Emissionsfläche aus n-leitendem Halbleiterstoff.
  6. 6. Einrichtung nach einem 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (3) aus dem gleichen thermoelektrischen Material besteht wie die ihr gegenüberstehende Elektrode (4).
  7. 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (3) aus dem gleichen thermoelektrischen Material besteht wie der Schenkel (6). B.
  8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schenkel (6) aus Metall besteht.
  9. 9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis $, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsarbeiten durch Aktivierung der Oberflächen einer Elektrode (4), insbesondere beider Elektroden (3, 4), herabgesetzt sind.
  10. 10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermoschen cl aus Materialien mit großer Thermo raft bestehen.
  11. 11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsverhältnis der beiden Schenkel gleich der Wurzel aus dem Verhältnis ihrer Lorenzzahlen ist.
  12. 12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder beide Schenkel durch zwei oder mehrere Gas- bzw. Vakuumstrecken unterteilt sind.
  13. 13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der beiden Schenkel
  14. 14. Anwendung einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Energiegewinnung in einem Atommeiler verwendet wird.
DENDAT1074687D Einrichtung zur Ausnützung der thermoelcktrischen Effekte mit hohem Wirkungsgrad Pending DE1074687B (de)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1167931B (de) * 1961-08-18 1964-04-16 Bbc Brown Boveri & Cie Insbesondere als Schenkel fuer Thermo- oder Peltierelemente geeigneter Koerper
DE1171483B (de) * 1960-07-07 1964-06-04 Int Standard Electric Corp Verfahren zur Wahrung optimaler Abstands-bedingungen zwischen Emitter und Kollektor eines thermoelektronischen Wandlers
DE1212608B (de) * 1960-06-13 1966-03-17 Commissariat Energie Atomique Einrichtung zur direkten Umwandlung von thermischer in elektrische Energie
DE1262389B (de) * 1960-11-15 1968-03-07 Gen Dynamics Corp Thermionischer Energiewandler mit Caesiumdampf-Fuellung
DE1294518B (de) * 1962-11-19 1969-05-08 Csf Thermionischer Wandler

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1212608B (de) * 1960-06-13 1966-03-17 Commissariat Energie Atomique Einrichtung zur direkten Umwandlung von thermischer in elektrische Energie
DE1171483B (de) * 1960-07-07 1964-06-04 Int Standard Electric Corp Verfahren zur Wahrung optimaler Abstands-bedingungen zwischen Emitter und Kollektor eines thermoelektronischen Wandlers
DE1262389B (de) * 1960-11-15 1968-03-07 Gen Dynamics Corp Thermionischer Energiewandler mit Caesiumdampf-Fuellung
DE1167931B (de) * 1961-08-18 1964-04-16 Bbc Brown Boveri & Cie Insbesondere als Schenkel fuer Thermo- oder Peltierelemente geeigneter Koerper
DE1294518B (de) * 1962-11-19 1969-05-08 Csf Thermionischer Wandler

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