DE1414622A1 - Gesinterter Thermoelementschenkel - Google Patents

Gesinterter Thermoelementschenkel

Info

Publication number
DE1414622A1
DE1414622A1 DE19601414622 DE1414622A DE1414622A1 DE 1414622 A1 DE1414622 A1 DE 1414622A1 DE 19601414622 DE19601414622 DE 19601414622 DE 1414622 A DE1414622 A DE 1414622A DE 1414622 A1 DE1414622 A1 DE 1414622A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layers
thermocouple
sintered
pressing
sintering
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19601414622
Other languages
English (en)
Other versions
DE1414622B2 (de
Inventor
Schreiner Dr Horst
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of DE1414622A1 publication Critical patent/DE1414622A1/de
Publication of DE1414622B2 publication Critical patent/DE1414622B2/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/80—Constructional details
    • H10N10/85—Thermoelectric active materials
    • H10N10/857—Thermoelectric active materials comprising compositions changing continuously or discontinuously inside the material
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/01—Manufacture or treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/80—Constructional details
    • H10N10/85—Thermoelectric active materials
    • H10N10/851—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions
    • H10N10/852—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions comprising tellurium, selenium or sulfur

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Description

ERKIi Erlangen, den 1 ·. ·>*η. IjJ)U
Aktiengesellschaft ',/erner von Siemens Str. 50
PA 60/1020
Gesinterter Thermoelementschenkel
Bei der Verwendung von Thermoelementschenkein für Kühlzwecke, Thermostaten otter zur Stromerzeugung werden als Ausgangsstoffe im allgemeinen intermetallische Verbindungen zwischen Elementen der IVb, Vb unci VIb-Gruppe, insbesondere unter den Elementen Ge, Sn, i'b, As, üb, Bi, Se, Te wie Bi0Te^, PbTe, GeTe usw. verwendet. Daneben sind auch Mischkristalle zwlier oder mehrerer intermetallischer Verbindungen wie Bi2Te~/3b,>Te.z, BigTe^ /BigSe, usw. geeignet. Es ist bekannt, diese stoffe auf dem Schraelzwege herzustellen, wobei die Verfahren eine langsame Erstarrung und eine gute bzw. geringere
- 1 - Hf/Str
BAD ORIGINAL
■ 809802/0490
PA 60/1020
Kristallisation anstreben, Außerdem ist es bekannt, thermoelektrische werkstoffe nach dem pulvermetallurgisehen Verfahren, aus den pulverförmigen Ausgangsstoffen oder aus Legierungspulvern durch iressen und Sintern herzustellen.
Die thcrmoelektrischen Kigenschaften von Schmelzlegierangen sind durch die Zusammensetzung und die Art und Menge des Dötierungszutatzes festgelegt una von vornherein leicht zu übersehen. Auf dem Schmelzwärme ist es jedoch nicht möglich, Thermoelemente herzustellen, die in festgelegten Schichten eine-verschiedene Menge der zur Dotie-
• ■ ·
rung verwendeten Stoffe besitzen oder Schichten verschiedenör Art des zur Dotierung verwendeten Stoffes in verschiedener Konzentration enthalten oder längs des Thermoelementschenkel eine definierte Dotierungsänderung aufweisen. Ein solcher. Aufbau ist Jedoch zur optimalen Ausnützung der thermoelektrischen Eigenschaften außerordentlich erwünscht.
Die Erfindung betrifft Maßnahmen, die es erlauben, Thermoelementschenkel mit sich schichtenweise ändernden thermoelektrischen Eigenschaften herzustellen. Die Erfindung besteht bei nach dem Sinterungsverfahren herzustellenden Thermoelementschenkein darin, daß der Schenkel aus mindestens zwei Pulverschichten aufgebaut ist, die · sich in ihrer Dotierungskonzentration und/oder ihrer Zusammensetzung und/oder in der Zusammensetzung des thermoelektrisch wirksamen Materials unterscheiden.
Die einzelnen Schichten können dazu aus der gleichen thermoelektrisch wirksamen Substanz und der gleichen Dotierung bestehen, die jedoch •in. den verschiedenen Schichten in verschiedener Konzentration vorliegt. . ·
- 2 - : BAD GRiG !IiAiHf/St r
809802/0490
PA 60/1020
Der Thermoelementschenkel kann aber auch aus zwei oder mehreren Schichten bestehen, die aus der gleichen thermoelektrisch wirksamen Substanz, jedoch verschiedenen Dotierungen bestehen, bei denen also die Substanz hinsichtlich ihrer Zusammensetzung verschiedenartig aufgebaut'ist.
Des weiteren kann der thermoelektrisch wirksame Schenkel aus ineinander übergehenden Schichten verschiedener Zusammensetzung, also aus zwei hinsichtlich ihrer thermoelektrische Eigenschaften unterschiedlichen Stoffen bestehen.
Die Schenkel lassen sich nach den gegebenen Richtlinien nach den bekannten pulvermetallurgischen Verfahren durch Zwei- oder Mehrfachfüllung der Matrize mit den hierfür vorgesehenen Stoffen erhalten. Die Verdichtung der Stoffe kann in einem einzigen Arbeitsgang durchgeführt werden; das Pressen und Sintern kann entsprechend den Bedürfnissen bei niedrigen oder höheren Temperaturen durchgeführt werden. An den Preß- und Sinterungsvorgang soll sich ein Nachpreß- und ein Nachsinterungsprozeß anschließen.
Einige Ausführungsbeispiele für die Durchführung des Erfindungsgedankens werden nachstehend anhand von 5 Figuren näher erläutert.
In Pig. 1 ist ein Thermoelementschenkel veranschaulicht, der durch Pressen und Sintern hergestellt ist und aus zwei Schichten besteht. Die Schichten können dabei aus jedem thermoelektrisch wirksamen Stoff bestehen z.B. aus einer intermetallischen Verbindung oder Mischkristallen zweier oder mehrerer intermetallischer Verbindungen. Die beiden Schichten I und II unterscheiden sich in der Dotierungskonzentration; und zwar ist die Dotierung auf der kalten Seite I -· für die Arbeitstemperatur optimal und in der Schicht II auf der warmen Seite für die höhere Temperatur optimal. Optimal bedeutet
- 3 - Hf/Str
809802/0490 "
If. PA 60/1020
hier, daß die Effektivität ζ = ·—; für die mittlere Temperatur
der beiden Schichten maximal ist.
In den Figuren 2 und 3 sind Beispiele dargestellt, bei denen der Thermoelementschenkel aus drei bzw. vier Schichten besteht. Eine mehrfache Unterteilung ist dann erforderlich, wenn der z-Wert eine starke Temperaturfunktion ist. Die Herstellung der unterteilten Thermoelementschenkel ist zwar auch aus einzelnen Schichten möglich, die aus geschmolzenen, homogenen, thermoelektrischen Stof-, fen verschiedener Art und/oder Dotierungskonzentration bestehen. Diese einzelnen Schichten müssen aber dann durch Zusammenlöten zu einem Körper verbunden werden. Dadurch entstehen jedoch an den Grenzschichten Übergangswiderstände, die mitunter untragbar hoch werden können. Demgegenüber kennen die unterteilten, gemäß der Erfindung auf dem Sinterwege hergestellten Thermoelementschenkel in einem Arbeitsgang hergestellt werden, indem die einzelnen pu],verförmigen Materialien nacheinander in eine Matrize gefüllt werden und die Schichten dann in einem einzigen Preßgang verdichtet werden. Nach dem Sintern dieser Preßkörper ergibt sich infolge von Diffusionsvorgängen ein günstiger Übergang zwischen den einzelnen Schichten sowohl hinsichtlich der elektrischen Leitfähigkeit als auch in Bezug auf die Wärmeleitfähigkeit.
In Pig. 4 sind zwei der beschriebenen Schenkel zu einem Thernoelement zusammengesetzt; für die Verbindung der thermoelektrischen Element-' schenkel zum Zwecke der Kühlung besteht sowohl der n- als auch der p-Sehenkel aus je zwei Schichten. Palis das p-Material eine' über den gesamten Temperaturbereich (kalt-warm) nahezu konstante
- 4 - Hf/Str
809802/0490
j-* PA 60/1020
Effektivität besitzt, kann der p~Schenkel auch zur Gänze aus einem und demselben Material bestehen.
In. Pig. 5 ist ein anderer Anwendungsfall, nämlich der der thermoelektrischen Stromerzeugung (Umwandlung von «'/arsae in elektrischen Strom) angegeben. Während die Temperaturdifferenzen zwischen der kalten und warmen Seite bei der thermoelektri3chen Kühlung nur etwa bis 1000C betragen, will man bei den thermoelektrischen Stromerzeugern möglichst große Temperaturdifferenzen ausnützen, z.B. die heißen Abgase von Verbrennungsvorgäng3n oder dergleichen. Einem bei niedriger Temperatur günstigen Stoff(z: groß),z.3. Bi2Te,/ Sb9Te, (p-Typ) oder Bi9Te,/Bi9Se, (η-Typ) ist allein schon durch die Schmelztemperatur, die bei 5850O liegt eine Anwendungsgrenze gesetzt. Verwendet man einen Stoff, der infolge seiner hohen Schmelztemperatur oberhalb 60O0C einsetzbar ist und in diesem Temperaturbereich eine günstige Effektivität besitzt, wie z.B. PbTe, CdTe, ZnTe, so ist der z-Wert des gleichen Stoffes im Temperaturbereich der kalten Seite infolge der Temperaturabhängigkeit des z-Wertes meist zu klein. Durch das erfindungsgemäße Zusammensetzen von zwei oder mehreren Schichten können jedoch Stoffe verwendet werden, die in dem verwendeten Temperaturbereich eine möglichst hohe (maximale) Effektivität aufweisen. Dadurch ist es möglich, auch bei thermoelektrischen Stromerzeugern eine höhere Effektivität,d.h. höhere Leistungen zu erzielen.
5 Ansprüche
5 Figuren
- 5 - - Hf/Str
809802/0490

Claims (5)

PA 60/1020 Patentansprüche!
1. Gesinterter Thermoelementschenkel, dadurch gekennzeichnet, dafl er aus mindestens zwei Pulverschichten aufgebaut ist, die sich durch ihre Dotierungskonzentration und/oder durch ihre Zusamme«*· :! setzung und/oder durch die Zusammensetzung des thermoelektrisch. wirksamen Materials unterscheiden. ;
2. Verfahren zur Herstellung von gesinterten Thermoelementschenkel!!
nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafl die Pulverschichten .
gleichartiger oder unterschiedlicher Dotierung bzw. Zusammensetzung nacheinander in die Preßmatrize eingefüllt und in einem einzigen Preßgang verdichtet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Anwendung.dee Kaltpreß- und. Kalt Sinterungsverfahrens.
4. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Anwendung des Warmpreßverfahrens.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangspulverstoffe nach dem Pressen und Sintern einem Nachpreß- und Nachsinterungsprozeß unterworfen werden.
- 6 - Hf/Str
809802/0490
DE19601414622 1960-01-12 1960-01-12 Verfahren zur herstellung von moelementschenkeln Pending DE1414622B2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DES0066600 1960-01-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE1414622A1 true DE1414622A1 (de) 1968-10-10
DE1414622B2 DE1414622B2 (de) 1971-06-24

Family

ID=7498936

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19601414622 Pending DE1414622B2 (de) 1960-01-12 1960-01-12 Verfahren zur herstellung von moelementschenkeln

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE1414622B2 (de)
GB (1) GB907901A (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008155406A2 (de) * 2007-06-21 2008-12-24 Avl List Gmbh Thermoelektrischer generator zur umwandlung thermischer energie in elektrische energie
EP2541634A1 (de) * 2011-06-30 2013-01-02 Valeo Systèmes Thermiques Element, Modul und thermoelektrische Vorrichtung, insbesondere zur Stromerzeugung in einem Kraftfahrzeug

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3391030A (en) * 1964-07-28 1968-07-02 Monsanto Res Corp Graphite containing segmented theremoelement and method of molding same
GB2228823B (en) * 1988-11-16 1992-04-22 George Lawrence Jones Thermo-electric generators and heat pumps
US5009717A (en) * 1989-07-18 1991-04-23 Mitsubishi Metal Corporation Thermoelectric element and method of manufacturing same
US8957299B2 (en) * 2011-01-24 2015-02-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Thermoelectric material including nano-inclusions, thermoelectric module and thermoelectric apparatus including the same
KR102001062B1 (ko) 2012-01-16 2019-10-01 삼성전자주식회사 나노복합체형 열전재료, 이를 포함하는 열전모듈과 열전장치

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008155406A2 (de) * 2007-06-21 2008-12-24 Avl List Gmbh Thermoelektrischer generator zur umwandlung thermischer energie in elektrische energie
WO2008155406A3 (de) * 2007-06-21 2009-05-28 Avl List Gmbh Thermoelektrischer generator zur umwandlung thermischer energie in elektrische energie
EP2541634A1 (de) * 2011-06-30 2013-01-02 Valeo Systèmes Thermiques Element, Modul und thermoelektrische Vorrichtung, insbesondere zur Stromerzeugung in einem Kraftfahrzeug
FR2977374A1 (fr) * 2011-06-30 2013-01-04 Michel Simonin Element, module et dispositif thermo electrique, notamment destines a generer un courant electrique dans un vehicule automobile.

Also Published As

Publication number Publication date
GB907901A (en) 1962-10-10
DE1414622B2 (de) 1971-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1539275B2 (de) PeltiT-Element
DE2453065C2 (de) Varistor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE112012003038T5 (de) Thermoelektrisches Stapel-Wandlermodul
DE3331628A1 (de) Verfahren zum herstellen eines fuer thermoelektrische zwecke geeigneten materials
CH426962A (de) Thermoelektrischer Wandler und Verfahren zu seiner Herstellung
DE618063C (de) Verfahren zur Herstellung von Verbundmetallen
DE1414622A1 (de) Gesinterter Thermoelementschenkel
DE102017110313A1 (de) Thermoelektrische Umwandlungsvorrichtung
DE2445627C2 (de) Verfahren zum Herstellen eines Varistorkörpers und nach diesem Verfahren hergestellter Varistorkörper
DE112011104153B4 (de) Thermoelektrisches Wandlermaterial vom n-Typ umfassend ein Metallmaterial oder einen Sinterkörper daraus
AT232561B (de) Gesinterter Thermoelementschenkel
DE1414622C (de) Verfahren zum Herstellen von Ther moelementschenkeln
DE1539306C3 (de) Thermoelektrischer Stromerzeuger
DE1771019A1 (de) Verfahren zum Herstellen von Werkstuecken aus neutronenabsorbierenden Graphitprodukten
DE1239480B (de) Halbleitermaterial, Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung in insbesondere thermoelektrischen Vorrichtungen
DE840410C (de) Verfahren zur Herstellung hochbeanspruchbarer Heissleiter
DE1489277A1 (de) Thermoelektrische Halbleitervorrichtung
DE2162052A1 (de) Elektroden für keramische Körper
DE1508345A1 (de) Lot zum Kontaktieren eines Koerpers aus einer Germanium-Silizium-Legierung und Verfahren zu seiner Herstellung
DE2165169C3 (de) Legierung, Herstellung derselben und Verwendung derselben für Vorrichtungen zur unmittelbaren thermoelektrischen Energieumwandlung
DE1298286B (de) Verfahren zur Herstellung einer thermoelektrischen Verbindung fuer den Gebrauch bei hohen Temperaturen
AT216079B (de)
DE1539338A1 (de) Thermoelektrische Geraete,sowie Verfahren zur Herstellung derselben
DE1489287A1 (de) Einfaches und mehrfaches Thermoelement
DE1181762B (de) Den Seebeck- oder den Peltier-Effekt ausnutzende Halbleiteranordnung