DE202012009977U1

DE202012009977U1 - Thermoelektrischer Generator mit Temperatur Absorber

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Publication number: DE202012009977U1
Application number: DE202012009977U
Authority: DE
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Current assignee: Individual
Priority date: 2012-10-11
Filing date: 2012-10-11
Publication date: 2012-12-13
Anticipated expiration: 2022-10-12

Abstract

Thermoelektrischer Generator mit Temperatur Absorber, der Wärmeenergie in elektrischer Energie umwandelt in Verbindung mit ausgewählte Legierungen und Verbindungen; a) NiMnGa Einkristall, Ni51.1Mn24Ga24.9 b) Turmalins XY3Z6[(BO3)3T6O18(OH, F, O)4] X = (Ca, Na, K,[]) Y = (Mg, Li, Al, Mn, Fe2+, Fe3+, V, Cr, Ti, Cu,[]) Z = (Al, Mg, Cr, V, Fe3+, Ti) T = (Si, Al, B, Be) kombiniert mit (MnFeP)2 und Cu Zn c) (MnFeP)2(Mn2Si)Fe2(SiO2)3 als Transponder Flüssigkeit in Na2MoO4·2H2O oder Na2HPO4·12H2O

Description

1. Kurzbeschreibung
Die Erfindungsgemäße Vorrichtung beschreibt einen Thermoelektrischer Generator Temperatur Absorber (TEG), welche höhere Temperaturdifferenzen (Seebeck-Effekt) mit ein oder mehrere Peltier Elementen. Wobei die p und n Halbleiter des Peltier-Element, jeweils zu Paaren verbunden werden mittels Aufdampfen oder Laser, der Magneto-Caloric Effect (MCE) Metall-Legierung, Ni51.1Mn24Ga24.9
Auf der kalte Seite mittels einen Transponder (MnFeP)₂(Mn₂Si)Fe₂(SiO₂)₃, in und aufgebracht in einen Dünnschicht Hochleistungs-Polymer Folie oder Platte.
Parallel auf der heiße Seite des Peltier Element, einen aus einer Graphitfolie mit Carbon Nano Tubes, Harz oder Hochleistungs-Polymer Folie oder Platte erstellt welche basiert auf Ferro magnetischer Kalorischer und Baloric Gedächtnis Legierung unter Verwendung von Turmalins XY₃Z₆[(BO₃)₃T₆O₁₈(OH, F, O)₄]
X = (Ca, Na, K, [])
Y = (Mg, Li, Al, Mn, Fe²⁺, Fe³⁺, V, Cr, Ti, Cu, [])
Z = (Al, Mg, Cr, V, Fe³⁺, Ti)
T = (Si, Al, B, Be)
kombiniert mit (MnFeP)2 und Cu Zn-Legierungen als Transponder und hierdurch einen erheblichen Leistungseffizienterer TEG durch höhere Temperaturdifferenzen gegenüber herkömmlicher TEG's.
2. Einleitung und Vorteile der Anwender
In der heutigen Zeit wird es immer schwieriger, durch wachsendes Energiebedarf und zunehmendes Umweltbewusstsein, Energiemangel und der rasche Erschöpfung der nicht erneuerbaren und umweltschädlichen Energiequellen wie fossile Brennstoffe und Atomenergie zu decken. Das bedeutet, dass nicht nur Europa vor der großen Herausforderung zur Reduktion der CO₂ – und Schadstoffemissionen sowie der Abhängigkeit von Erdölimporten stehen, sondern nahezu alle Industrie- und Schwellenländer weltweit.
Weltweit gibt es heute fast 1 Mrd. Kraftfahrzeuge, davon sind 700 Mio. Pkw – diese Zahl wird sich voraussichtlich bis spätestens 2030 verdoppeln. Das bedeutet, dass nicht nur wir vor der großen Herausforderung zur Reduktion der verkehrsbedingten CO2- und Schadstoffemissionen sowie der Abhängigkeit von Erdölimporten stehen, sondern nahezu alle Industrie- und Schwellenländer weltweit.
Die effiziente Nutzung der im otto- oder dieselmotorischen Verbrennungsprozess abgegebenen Verlustwärme hat ein enormes Potenzial zur Ressourcenschonung und zur Minderung der Umweltbelastung. Neue Technologien, die es erlauben, diese ansonsten verlorene Abwärme zumindest teilweise zu verwerten, sind dringend gefragt. Als Reaktion darauf sind – in den nächsten 10 bis 15 Jahren deutliche Verschärfungen der Emissionsgrenzwerte zu erwarten.
Eine intensivere Ausnutzung der bereitgestellten Energie ist durch eine Umwandlung der Abwärme in Elektrizität mit Hilfe Thermoelektrischer Generatoren möglich. Da bislang keine TEG Systeme für den Einsatz im relevanten Temperaturbereich des Abgases in der Automobil Wirtschaft kommerziell verfügbar sind, liegt ein Schwerpunkt der Entwicklungsaktivitäten im TEG-Design und der damit verbundenen Fertigungs- und Verbindungstechnologien.
Nicht nur der Automobil Industrie benötigt diesen Vorschritt sondern im täglichen Leben illustrieren sehr viele Beispiele dieses grundlegende Problem und können mit Hilfe dieser effizienterer TEG Abschaffung helfen um die Energie Verluste zu reduzieren indem die bereits produzierte Wärmeenergie zunützten um hieraus wieder Elektrischen Energie herzustellen. Bei Hausbau gibt es viel Wärme Quellen die verwendet werden können, um das TEG-System zu füttern, und um Energie zu erzeugen für den Eigenverbrauch.
Anwendung der TEG kann rasch das gegenwärtige niedrige Niveau der Stromproduktion verbessern zur Beleuchtung im Haushalt und landwirtschaftliche Betriebe in mehreren Entwicklungsländern. Nach einer Untersuchung haben, weltweit 400 Millionen Haushalte (fast zwei Milliarden Menschen) keinen Zugang zu Elektrizität um ihre Häuser zu beleuchten und konzentrieren wir uns auf einen Preiswerten und sehr produktive TEG-Absorber, in Kombination mit eine praktikable und lange haltbare Energieerzeugung.
Strom ist auch entscheidend für das modernen Lebens, ohne die es keine sinnvolle Entwicklung sein kann. Dies liegt daran, dass Strom für den Betrieb von Maschinen für die technologische und wissenschaftliche Entwicklung, charakteristisch in der heutigen Gesellschaft ist. Der Großteil der elektrischen Energie wird vor allem aus generierenden fossilen Brennstoffen basierte Systemen produziert. Da die fossilen Energieträger begrenzt sind, müssen neue Wege gefunden werden. Zunehmend gewinnt die Reduktion der CO₂ Emissionen und damit des Energieverbrauch an Bedeutung.
3. Zielsetzung der Erfindung
Die Studie von thermoelektrischen Materialien ist ein sehr aktives Gebiet der modernen Forschung, die verbindet Aspekte der physikalischen Chemie, Festkörperphysik und Materialwissenschaften. Thermoelektrisches Material, das Wärme in Elektrizität umwandelt und umgekehrt. Die wichtigste Motivation sich mit Thermoelektrischen Materialien auseinander zusetzen ist, Wege zu finden zur Verbesserung ihrer Leistung und dieses in der Praxis um zusetzen. Das Konzept der Thermoelektrizität, ist ein Prozess, der Wärmeenergie in elektrische Energie umwandelt durch den Seebeck-Effekt und dieses für den Endverbraucher zu nützen gemacht werden kann.
Das Ziel der Entwicklung ist, eines hoch effiziente TEG zu entwickeln, der die bisher ungenutzte thermische Energie nutzt. Der TEG wandelt dabei diese thermische Energie direkt in elektrische Energie um. Der konventionelle Generator kann um den Energiebetrag entlastet werden, den der TEG erwirtschaftet und dieses wiederum in das Netz oder System wieder einkoppeln. Damit trägt die Maßnahme zur Effizienzsteigerung bei und senkt den Ausstoß von CO₂. Damit lassen sich bisher ungenutzte thermische Energiepotenziale erschließen und die Energieeffizienz wird gesteigert. Mit dem Vorhaben das Generatorprinzip mit einen sehr Hohe Wirkungsgrad mit geringer Stromlast in einen Technologietransfer zu entwickeln für die Zukunft.
4. Stand der Technik
Das Grundkonzept der thermoelektrischen Generatoren TEG (Seebeck-Effekt) wird nachfolgend beschrieben. Thermoelektrische Module arbeiten auf zwei verschiedenen Prinzipien:

1. Peltier-Effekt: Der Peltier-Effekt ist die Umkehrung des Seebeck-Effekts: Fliest ein elektrischer Strom I durch zwei hintereinander liegende Kontaktstellen zweier unterschiedlicher Leiter (a, b), so wird an einem Kontakt Warm-Energie Q aufgenommen, wahrend an dem anderen Warm Energie abgegeben wird. Dieser Effekt führt einen Modul zu einer Stromerzeugung resultierenden aus Kühlen an der einer Seite und Erhitzen auf der anderen Seite. Derartige Module haben einen niedrige Ampere (typischerweise im Bereich 6 Amp.) und sind für die niedrige Temperatur von nicht mehr als 130°C bis 140°C auf der heißen Seite ausgelegt. Höhere Temperaturen führen dazu, dass das Modul entweder zerbricht oder die gelöteten Anschluss-Stellen brechen unter den Stress und sind nicht gut geeignet als Stromerzeuger!
2. Seebeck-Effekt: Liegen an den beiden Kontaktstellen zweier verschiedener elektrischer Leiter bzw. Halbleiter zwei unterschiedliche Temperaturen an, so entsteht eine elektrische Spannung (Thermospannung), deren Größe vom Temperaturgradienten abhängt. Thermoelektrische Generatoren mit dem Seebeck-Effekt Arbeiten auf Temperaturunterschiede. Je größer die Differenz oder Delta Temperatur (DT), von der heißen Seite zu der Parallel liegende kalte Seite verglichen, desto größer ist die Erzeugung an Menge Energie (W).

Zwei kritische Faktoren bestimmen Leistung:

1. Die Höhe der Wärmestrom, die erfolgreich durch das Modul bewegen kann (Wärmestrom)
2. (DT) Delta Temperatur – Die Temperatur der heißen Seite weniger Temperatur der kalten Seite Große Anstrengungen im Design müssen sowohl auf dem Wärmeeintrag und vor allem die Wärmeabfuhr Design (kalte Seite) platziert werden. Je besser die TEG Generator Konstruktion ist, bei bewegter Wärme von der heißen Seite zu der Wärme ableitender kalten Seite eintrifft, wird der Leistung generiert um Strom zu erzeugen. Im Gegensatz zu Solar-PV, die große Flächen nutzen, um Strom zu erzeugen, werden Thermoelektrische Seebeck-Effekt-Module für sehr hohe Leistungsdichten konzipiert in der Größenordnung von 50 Mal größer wie einen Solar-PV!

TEG's mit Flüssigkeit auf der kalten Seite sind deutlich besser als jede andere Methode der Kühlung und produzieren deutlich mehr Netto zusätzlichen Strom als eine Pumpe verbraucht (basierend auf Anlagengröße). Die Spannung (V) von der TEG ist direkt proportional zur Anzahl der Paare (N) und der Temperaturdifferenz (Delta T) zwischen den oberen und unteren Seiten und der Seebeck Koeffizienten des n und p-Typ-Materialien des TEG's. Kein anderes Halbleitermaterial wie BiTe, kann dieses so Effizient Durchführen soweit die Temperaturen unter den 300°C bleiben. Andere Materialien wie PbTe werden verwendet bei deutlich höhere Temperaturen (600°C), sind aber weit weniger effizient bei niedrigeren Temperaturen und sehr teuer.
Mann kann eine 25 Amp-Modul und einen 3-Amp-Modul mit der Gleiche Größe erhalten. Entscheidend ist die Höhe der Pellet welche bestimmen wie viel Wärme, sprich Leistung, das Modul übergeben kann. Das Verhältnis der Höhe im Vergleich zu der tatsächlichen Breite × Länge bestimmt den Stromstärken des Moduls. Da die Höhe der Pellet (bei 25 Amp.) verkürzt wird, ermöglicht die Fähigkeit der Wärmefluss zum schneller durchlaufen des Moduls für größere Stromerzeugung solange der (DT) aufrechterhalten wird. Im selben 25 Amp. Modul wird mehr als das 8-fache der Menge an Energie als in den 3 Amp-Modul produziert. Aber muss auch, 8-mal die Hitze, an dass 25 Amp-Modul übergeben werden um diese Zunahme von Strom produzieren zu können. Es ist zwingend notwendig, dass die (DT) aufrechterhalten bleibt. Das Modul wird einfach fungieren als eine Brücke, je größer der Brückenbereich zu Länge, desto größer ist der Wärmestrom und der resultierende Ausgangsleistung.
Problematisch bei höhere Temperaturen sind die Kontaktstellen, die verlötet sind mit SnPb. Obwohl das Lot einen Schmelzpunkt hat von 240°C, fängt es bei ca. 190–200°C zu zersetzen. Daher ist es empfehlenswert die Temperatur unter 190°C auf die heiße Seite nicht zu überschreiten. Als Alternative werden die Kontakte, unter Verwendung des Flammspritzverfahren mit Hochtemperatur Aluminium auf der heißen Seite angebracht, welche dann viel höheren Temperaturen im Bereich von 300° bis 320°C standhalten kann. Dieser Technik ist viel teurer zu implementieren, welche sich in den Kosten der Module und Wirtschaftlichkeit der TEG niederschlägt Die Delta Temperatur (DT) ist die wichtigste Komponente bei der Betrachtung der Thermoelektrischen Generatoren. (DT) muss > 100°C eingesetzt werden, um einen lebensfähigen Leistungsabgabe von jedem Modul zu erhalten.
Spezifische Bereiche der Thermoelektrik Anwendungen:
Thermoelektrische Phänomen wurde auch für eine genaue Messung der Temperatur Verwendete mittels eines Thermoelements, bei dem ein Übergang von zwei ungleichen Drähte an einer bekannten aufrecht erhaltene Referenztemperatur (beispielsweise in einem Eisbad) und die andere Abzweigung an der Stelle, wo der Temperatur gemessen wird. Bei moderaten Temperaturen von ca. 260°C bis 500°C, wird einen Draht Kombination von Eisen und Kupfer, Eisen und Konstantan (eine Kupfer-Nickel-Mangan Legierung), oder Kupfer und Konstantan werden häufig verwendet. Hier wird einen Eisen Mangan Silizium Legierung, welche sich mehr wirksamer und keine Alterungseffekte zeigt. Bei hohen Temperaturen, von 164,9°C bis zu 3000°C (kurz maximal), werden Drähte aus Platin, einer Platin-Rhodium-Legierungen und Kobalt-Lanthan-Legierung eingesetzt.
Energiespeicher-Technologien: Die beiden verfügbaren Optionen zur Energiespeicherung sind Batterien und elektrochemischen Doppelschicht Kondensatoren, und bekannt als Ultrakondensatoren. Batterien sind eine relativ ausgereifte Technologie und haben eine höhere Energiedichte (mehr Kapazität für ein bestimmtes Volumen/Gewicht) als Ultra Kondensatoren, aber Ultra-Kondensatoren haben eine höhere Leistungsdichte als Batterien und werden traditionell genutzt, um für kurze Dauer Spannungs-Schwankungen zu bewältigen. Durch die Kombination von Magneto-Caloric Effect (MCE), Magnetic shape memory (MSM) und shape memory alloys (SMA) werden dieser molekulare Speicher zu den wichtigsten Lenkung Systeme in der Mikroelektronik für Computer und Geräten.
Magnetischen Formgedächtniseffekt (MSM) Legierungen haben die Fähigkeit, ein großes Magnetfeld zu erzeugen von mehreren Prozenten. Die große Dehnung kann entweder durch ein Magnetfeld induzierter struktureller Neuorientierung (üblicherweise durch Zwillingsgrenze Bewegung) verursacht werden, oder von einem Magnetfeld induzierten Phasenübergang (üblicherweise eine martensitische Phasenumwandlung). Ersteres wird meist als bezeichnet als MSM-Effekt, oder genauer als Magneto Plastizität als magnetically induced reorientation (MIR). Das Magnetfeld induzierte Phasenumwandlung, wird korrekt als MSM-Effekt oder als magnetisch induzierten Martensit/Austenit (MIM/MIA) bezeichnet. Während bei der MIR, sich die Zwillingsgrenzen bewegen um die Zwilling Varianten zu ermöglichen, mit einem kleineren Winkel zwischen Achse mit leichter Magnetisierung und angewendete Feldrichtung, auf Kosten ungünstig orientierte Zwillingsvarianten, zu wachsen.
Strukturelle Neuorientierung führt zu Anstrengungen, dieses erfolgt in der Regel durch die Zwillingsgrenz Bewegung, entweder durch eine äußere Spannung oder einen Magnetfeld. Die am meisten untersuchte MSM-Material ist der Heusler-Legierung Ni2MnGa, aber auch andere MSM-Legierungen und MSM-Polymer-Komposite sind unter die Lupe genommen worden, um einige Nachteile von Ni2MnGa zu Überwinden, z. B. Sprödigkeit, schwierige Vorbereitung und natürlich die Kosten. Das Magnetfeld und der Stress induzierten Bewegung von Zwillingsgrenzen kann für Aktoren, Sensoren, da es eines Energieverzehrendes Verfahren ist auch für Schwingungsdämpfung Geräte ausgenutzt werden. Hier wird hauptsächlich an verschiedenen, MSM-Legierungen und MSM-Polymer-Verbundwerkstoffen gearbeitet.
Dieser Kondensatoren wurden untersucht als Energiespeicherung, da sie effizienter sind als Batterien und eine höhere Lebensdauer in Bezug auf die Lade- und Entlade Zyklen bieten. Allerdings beinhalten sie Leckagen (intrinsisch und durch parasitäre Wege in der externen Beschaltung) die ihre Verwendung für langfristige Energiespeicher, entgegensteht, Zwar ist es auch möglich, die Umsetzung der Energiespeicher unter Verwendung eines Ultrakondensator und eine Batterie, ist aber einen Kompromiss und führt zu einer Abnahme der Wirkungsgrad durch die erhöhte Gemeinkosten des Energie Speichers.
Supraleitende magnetische Energiespeicher Systeme (SMES), speichern Energie in das Magnetfeld durch die Strömung des Gleichstrom in einer supraleitenden Spule, die bereits Sub molekular gekühlt ist auf einen Temperatur, unterhalb der kritischen Supraleitungstemperatur. Magnetische Formgedächtnislegierungen demonstrieren erhebliches Ernten von Abfällen unter Verwendung der mechanischen Energie Villari Wirkung. Hier wurden einige Milli-Watt Leistung Ausgang erreicht unter Ausnutzung der Mechanischen Neuausrichtung der Martensit-Variante in Einkristallen Ni51.1Mn24Ga24.9 unter langsam schwankenden Belastungen (10 Hz) ohne Optimierung der Energiewandlungseinheit. Wirkungen angewendet im Dehnungsbereich, Vormagnetisierungsfeld und Laden von Frequenzen auf die Ausgangsspannung, werden gezeigt. Die Erwarteten Leistungen unter moderaten Frequenzen zeigen, dass die Leistungsausgänge höher dann 1 Watt möglich sind.
Ein typisches SMES umfasst drei Teile: supraleitenden Spule, Power Conditioning System und einen kryogen gekühlten Kühlschrank. Sobald die supraleitende Spule aufgeladen ist, wird der Strom nicht abklingen und die magnetische Energie ist unbegrenzt lagerfähig. Die gespeicherte Energie kann wieder freigegeben werden durch Entladen der Spule und in das Netz eingespeist werden. Das Power-Conditioning-System verwendet einen Wechselrichter/Gleichrichter und verwandelt Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) oder konvertiert DC in AC. Der Wechselrichter/Gleichrichter hat etwa 2–3% Energieverlust in jede Richtung. SMES verliert die geringste Menge an Energie in dem Speicher Prozess im Vergleich zu anderen Methoden zur Speicherung von Energie. SMES Systeme sind sehr leistungsfähig; da der Umlauf Wirkungsgrad größer als 95% ist. Aufgrund der Energiebedarf der Kälteanlage und die hohen Kosten des supraleitenden Drahtes wird SMES derzeit nur für kurze Dauer als Energie-Speicher verwendet. Daher wird SMES am häufigsten zur Verbesserung der Netzqualität gewidmet. Wenn SMES von Versorgungsunternehmen verwendet werden, wäre es ein Speichergerät um die Spitzenlasten abzudecken.
Solar-Wärme-Generatoren für die Solar Technik:
Beide Komponenten, Kollektor und Speichereinheit, sind erforderlich, für eine funktionelle Solarenergiegenerator. Der Kollektor sammelt einfach die Strahlung die auf sie fällt und wandelt einen Teil davon in Form von Energie ein. Entweder Strom oder Wärme oder Wärme allein. Methoden zur Erhebung und Speicherung von Solarenergie hängt je nach den geplanten Anwendungen für den Solargenerator ab. Die Speichereinheit ist erforderlich wegen der nicht konstanten Art von Solarenergie zu bestimmten Zeiten wenn nur eine sehr kleine Menge Strahlung empfangen werden. Zum Beispiel nachts oder während starker Bewölkung, produziert der Kollektor nicht die Menge oder zu geringe Menge an Energie. Die Speichereinheit kann die überschüssige Energie die während der Periode das genügend Energie Verfügbar und erzeugt worden ist, wieder loslassen. In der Praxis wird eine Notstromversorgung üblicherweise hinzugefügt, auch für die Situationen, wenn die Menge der Energie, die erforderlich ist größer als das was produziert wird.
Thermoelektrische Generator (TEG):
Die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie in einer Solarzelle besteht aus drei wesentlichen Prozesse:

1) Absorption von Sonnenlicht durch Solarzellen (Wärmequelle) bei einer Temperatur,
2) Erwärmung der Thermoelementverbindung wodurch der Temperaturdifferenz zwischen den Enden der Metalldrähte und der thermoelektrische Potentiale entlang des Drahtes, entwickelt und,
3) die Übertragung dieser separaten thermoelektrischen Potentiale in Form von elektrischem Strom, zu einem externen System.

Die Grundsätze der Thermoelektrik:
Wenn zwei Verbindungsstellen gebildet werden und verbunden sind zwischen zwei unterschiedliche Metalle, z. B. verschweißt oder verlötet, wird einen Spannung erzeugt zwischen der Temperatur Differenz. Dieses sogenannte Thermoelement erzeugt einer Thermospannung. Diese thermoelektrischen Phänomene sind als ”Seebeck-Effekt” bekannt. Wenn diese Schaltung in der Mitte der offenen „Seebeck-Spannung” unterbrochen wird, ist der Vergleichstellentemperatur und die Zusammensetzung der beiden Metalle maßgebend. Der Schwerpunkt ist es, eine Metalllegierung welche sehr gut die Wärme Absorbieren als auch transportieren kann auf die Mikro-Wärmetauscher und die magnetische submolekularen Energiespeicherung, wodurch keine Batterien mehr involviert sind. Der Absorber ist ein Wärmetauscher und basiert auf die Speicherung der Energie auf dem Absorber selbst. Dieses macht das System einzigartig, ist effizient, wirtschaftlich und lange Zeit haltbar. Obwohl es ähnlich zu piezo- oder magnetostriktiven Materialien basiert, produziert das NiMnGa Einkristall in der Kombination Nis_51.1Mn₂₄Ga_24.9 einen 10 bis 100 Mal höheren Ausgang und hat einen 8 bis 50 Mal höhere Energiedichte. Diese innovative Legierung stellt eine bedeutende Alternative zu herkömmlichen Antrieben her, insbesondere für Anwendungen, die eine große Belastung und geringes Gewicht, wie in Komponenten für Luftfahrt, Automobil und Medizintechnik, erforderlich ist.
Siehe .
Wie es funktioniert in typischen Anwendungen. Antriebe:
Wenn das NiMnGa Einkristall, wie Ni_51.1Mn24Ga_24.9 in ein Magnetfeld gebracht wird, dehnt es sich um bis zu 6 Prozent. Diese Reaktion ist schneller und effizienter als eine herkömmliche temperaturinduzierte Reaktion. Die Dehnung ist völlig reversibel, das es sich ”erinnert” an die ursprüngliche Form wenn eine Magnetfeld um 90 Grad zur ursprünglichen Feld gebracht wird. Zum Beispiel durch die Verwendung einen aufgebrachten Rückholfeder. Die Form Änderung ist sehr schnell, und wurde festgestellt mit Zykluszeiten von 1 bis zu 2 kHz. Mehrere hundert Millionen Swingungen wurden beim Lebensdauer Test erreicht.
Schutz-Schalter/Sicherungen:
Die zusätzlichen thermischen Formgedächtnis Eigenschaft des Materials, wodurch es sich über der 70°C dehnt, kann als Sicherheit Abschaltung verwendet werden. Der Antrieb läuft, bis die sichere Arbeitsumgebung (Temperatur) erreicht wird, woraufhin sie weiter erstreckt und schneidet die Magnetfelderzeugungs-Einrichtung. Diese zusätzliche Dehnung ist völlig reversibel; unter 70°C wirkt der Aktuator wieder normal.
Energie Produktionsmaschinen und Schwingungsdämpfer:
Komprimieren oder Dehnen bewirkt, dass es in dieses Materials kein Magnetfeld in der es platziert ist verändern wird, und dieses kann zu ”Produktion” aus Schwingungsenergie verwendet werden. Mögliche Einsatzgebiete sind Batterieladung, wo der Zugang der Batterien zum Ersetzen schwierig ist. Derselbe Eigenschaften kann verwendet, um mechanische Schwingungen zu dämpfen.
Das Prinzip der Stromerzeugung mittels thermoelektrischer Generator von SMA-MCE-Legierungen: Ein thermischer Generator erzeugt aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften, eine elektrische Spannung. Dieser Spannung wird an eine elektrische Gleichstrom Last angeschlossen. Die so erzeugte elektrische Leistung erhöht sich, je größer die Temperaturdifferenz über die Thermalgenerator und die Transponder-MCE-Legierung (Peltier-Element) ist. Jedes Peltier-Element kann als thermischer Generator bei jedem Paket mit einen Temperatur Unterschied 30°C verwendet werden und konvertieren etwa 1% des Wärmestroms enthaltenen Energie in Strom, bei einer optimalen Abstimmung des elektrischen Widerstands der später eingeschalteten Energie-Wandler.
Die Kombination von (MnFeP)₂(SiMn₂)Fe₂(SiO₂)₃ MCE Metalle, gewährleisten die Absorption um Wärme und den Elektronenfluss zu dem Generator zugenerieren aus den Temperaturdifferenz zwischen beide Seiten des Peltier-Element. Winzige Dünnschicht-thermoelektrische Generatoren gewährleisten, dass Unterschiede in der Temperatur erhalten wird in der Nähe der elektrischen Energie Sensoren und Mikrosystemen. Der Seebeck-Effekt beruht auf dem Phänomen, dass ein Wärmefluss in thermoelektrisch aktiven Materialien, ein Stromfluss bewirkt. Dies bedeutet, dass sogar weniger als 20°C Temperatur unterschied mehreren Milliwatt durch jedem Molekül erzeugt wird. Bestehende Wärme Energie Quellen geben Wärme an die Umgebung ab, und es ist pure Energie Verschwendung. Diese Energie kann durch die Verwendung von einem Peltier Energiegewinnungseinheit einen bestimmte Prozentsatz an Energie zurück gewonnen werden.
Thermoelektrische Generatoren als Steckerfertige solarthermischen Anlagen. Das Steckerfertige System besteht aus einem Rohrkörper für Flüssigkeiten, ein thermoelektrischer Generator, einen Kühlsystem und sollte idealer weise montiert werden damit es direkte Sonnenstrahlung ausgesetzt ist. Das thermoelektrische Modul ist über zwei Standard-Rohrleitungen zwischen Kollektorfeld und der solaren Zyklus des Systems verbunden. Wichtig hierbei ist die Position der Strömung, also in dem heißen Teil sollte der primäre Zyklus gewählt werden, um höchste Effizienz zuhaben. Die Rohre thermoelektrische Modul im normalen Betriebsmodus des Systems werden durch Drei-Wege-Ventile geschlossen, so dass die Flüssigkeit mit aktivierte binären Pumpen direkt aus dem Kollektorfeld und Ausgänge zu den primären Wärmetauschern geleitet wird. In den Systemen ohne thermoelektrische Modul wird die Pumpe abschaltet, wenn die angegeben Temperatur Grenzwert in den oberen Speicherbereich erreicht wurden. Die Flüssigkeit wird in einen Sammler Kollektor ohne dass der die direkten Sonnenstrahlung ausgesetzt ist, als Konsequenz erreicht die Flüssigkeit, den heutigen Stand der Technik, eine maximale Heiz- und Förderleistung. Die TEG arbeitet durch den Temperaturdifferenz und ist auf der warme Seite mit Ni_51.1Mn₂₄Ga_24.9 und auf der kalte Seite mit (MnFeP)₂(Mn₂Si)Fe₂(SiO₂)₃. ausgerüstet. Die höher die erstellte Differenztemperatur führt automatisch zu einen höheren Energie Ertrag. Beim Hausbau, gibt es viele Möglichkeiten, um die TEG-Systeme mit Wärme Quellen speisen zu können um Energie zu erzeugen für den Eigenverbrauch.
Grundkonzept des Zusatzmoduls:
Das thermoelektrische Modul besteht im Wesentlichen aus vier Komponenten:
Eine Solaranlage mit dem zugeordneten Warmwasser Röhren und Körper, deren Energie die thermoelektrisch aktiven Komponenten übertragen werden, so dass die Verlustleistung der Wärme und verschwendete Wärme-Energie statt zu entsorgen in die Umwelt wieder zu Energie zumachen indem der thermoelektrische Generator mit dem Wärmerohr und dem Kühler thermisch verbunden wird. Im Gehäuse als mechanischer Verbindung mit internen Flüssigkeits-Röhren wird die Wirkung hervorragend stabilisiert durch Kühlung von äußeren Kräften wie Wind oder Schneelasten. Zusätzlich Dämmstoffe können an den angeschlossenen Terminals für solarthermisches System verwendet werden um daraus die maximale elektrische Energie herausholen.
Aufbau und Betrieb. Die inverse Prinzip eines Peltier-Element arbeitet wie folgt: Thermo-elektrische Generatoren bestehen aus zwei Silizium-Chips (basierend auf Peltier-Element-Träger). Dazwischen ist eine Mikrostruktur, bestehend aus Paaren von n- und p-dotierten thermoelektrischen Bismuth telluride Pins (Bi2Te3). Auf der einen Seite sind sie elektrisch verbunden und an der Kreuzung produziert sie eine thermische Spannung. Je feiner die Mikrostruktur und je größer die Temperaturdifferenz, desto höher ist die Spannung, welche einen Thermogenerator produzieren kann. Durch frei Bewegende Elektronen in dem Metall ist auf der warmen Seite einer höheren Mobilität und damit ein höheres Energieniveau als auf der kalten Seite. Jedes System zielt auf einen niedrigsten Energie-Zustand, und daher bewegen die Elektronen sich von der heißen zur kalten Seite und schafft so Spannungen. Die obere Prozesstemperatur ist begrenzt, durch die Haltbarkeit des Materials wird die untere konstant beibehalten mit der Temperatur des der Kühlkörper. Um einen kontinuierliche Fließfertigung zu gewährleisten sollte die Temperatur konstant sein. Die verfügbare Leistung hängt von der Menge des Wärmeflusses, die zusammengesetzte Parameter sowie für eine gute thermische Kopplung der thermische Generator.
Das Konzept des Energy Gewinnung aus der Umgebung wird seit Hunderte von Jahren, sei es aus Wind, Wasser oder Sonne genützt, was derzeit auch als erneuerbare Energie bekannt ist. Im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen wie Erdöl, Erdgas und Kohle, steht es permanent zu Verfügung. Um Energie zu erzeugen, müssen thermoelektrischen Generatoren (TEG), insbesondere für Raumfahrzeuge und Satelliten zur Verfügung gestellt werden, weil durch Solarzellen den Bedarf im dunklen des Universums nicht abdecken kann. In den Radio-isotopenhaltige Batterien werden thermoelektrischen Generatoren verwendet, um aus dem Zerfall von Wärme einen aktiven Fluss von Energie zu erzeugen. Der niedrige Wirkungsgrad (3–8%) verhindert den industriellen und auch einer wirtschaftlichen Nutzung als alternative Energiequelle. Eine Änderung der Einstellung des Magnetischen Kalorischen Effekts von Metallen, welche auf breiter Ebene sehr effektiv, effizient und sehr brauchbar für die Industrie sind. Eine primäre Überlegung bei der Auswahl zu verwendende Thermoelement Typ, sind die unter den gegebenen Bereich von Temperaturen in welchem die Vorrichtung verwendet werden soll. Einige der anderen Auswahlfaktoren sind zu berücksichtigen:

• Eignung für Einsatzbedingungen, erwartete Lebensdauer und verdichtungsfähigem Installationsanforderungen
• Angemessene Empfindlichkeit über einen weiten Bereich von Temperatur, Stabilität gegen physikalische und chemische Veränderungen unter verschiedenen Einsatzbedingungen und über längere Zeiträume hinweg,
• Verfügbarkeit, zu moderaten Kosten, Abrieb- und Vibrationsfestigkeit und niedrigsten Alterungseffekte.

Ein Beispiel:
Wenn 100-Watt über einen TEG thermoelektrischen Generator produziert werden soll, und der TEG Leistung basiert auf einem Differenz Temperatur (DT) von 100°C zwischen heiße und kalte Seite, dann:

• Dann wird mindestens 2000 Watt Wärme auf der heißen Seite benötigt mit einem 5% Wirkungsgrad Umstellung um 100 Watt Leistung zu erzeugen.
• Um 100 Watt elektrischer Leistung zu produzieren, sind 1900 Watt Wärme erforderlich um die der Kalten Seite kontinuierlich auszugleichen. 100 Watt, ist die Leistung, die umgewandelt worden ist.
• Wie kritisch ist (DT)? Der gleiche 100 Watt TEG, wie oben erzeugt: ~200 Watt: wenn DT auf 150°C erhöht und ~350 Watt: wenn DT auf 200°C erhöht wird
• Die Leistung in Bezug auf Ausdehnung zwischen der warmen und kalten Seite ist etwa 2 bis 2,5 Watt Ausgangsleistung pro Grad C, und solange die Module für hohe Temeraturen ausgelegt sind.

Die MCE Metalle steigern der Effizienz der TEG, deshalb

• (DT) ist die wichtigste Kriterien der Stromerzeugung,
• Wärmefluss oder der Wärmefluss durch den TEG Module (Seebeck-Effekt) ist der zweite definierte Kriterium durch freilegen von Thermoelementen innerhalb eines Thermoelement.

Thermoelementen Perlen können entweder ummantelt werden mit blanke Thermoelemente. Es gibt jedoch Überlegungen, z. B. Verwendung von Abgas Energierückgewinnung durch Restwärme um den Gesamtwirkungsgrad der Fahrzeuge und Geräte zu erhöhen und der Energieverbrauch (CO2) zu reduzieren. Weit häufiger wird der umgekehrte Prozess (Pelletier-Effekt) angewendet. Der Strom wird direkt von Wärme oder Kälte erzeugt daher arbeiten beispielsweise in Kühler von Fahrzeuge, verschiedene Gadgets zum Heizen oder Kühlen der Flüssigkeit durch Pelletier Elemente.
Mit Methoden der Micro Energy Gewinnung ergeben sich im Zusammenhang mit energieeffiziente Elektronik, eine Vielzahl von neuen Energie-unabhängige Anwendungen, die ohne einen wartungsfreien primären Zelle betrieben werden können. Drahtlosen Sensorknoten ist ein aktuelles Beispiel dafür. Bekannte Energie Gewinnung, im allgemeinen Sprachgebrauch die Micro Energy Harvesting (MEH), wird meistens als Energy Einsparung angedacht und nur relativ kleine Mengen an Energie gewonnen. Im Gegensatz zu Photovoltaik, Wind- und Wasserkraftanlagen werden dieser benützt, um den Strombedarf von unter anderem Haushalten zu decken.
Isolierten und Thermoelement Perlen Fühlern sind erhältlich mit einem der drei Junction-Typen:
Geerdeter Junction Type: Dies wird für Gas und Flüssigkeit Temperaturen empfohlen und für Hochdruck-Anwendungen. Es hat eine schnellere Reaktion als der Ungeerdeten Junction Typ.
Ungeerdete Junction Typ: Dieses ist für Messungen in korrosiven Umgebungen geeignet wo es wünschenswert ist, dass das Thermoelement elektronisch abgeschirmt und isoliert wird durch einer Hülle. In der Regel werden diese Typen in jeder Anwendung von Photovoltaik-Solarpanels und Thermo-Generatoren verwendet. Wir konzentrierten uns hauptsächlich auf den Ungeerdeten Junction Typ, nach dem beschriebenen sub-molekularen Kühl- und Heizeffekte, als Quelle für Energy Gewinnung. Neben der Energie aus der Umwelt werden auch unter verschiedenen Methoden MEH subsumiert dass ist mehr oder weniger direkte Energie durch der aktive Bewegung, von zum Beispiel eines Dynamos produziert wird (Fahrrad, Taschenlampe mit Kurbel) oder passive durch die Physiologie (Körper Temperatur, Blutzucker mit einem Glucose-Brennstoffzelle). Hierfür wird ein speziales Vlies, indem sich einer Kombination aus unterschiedlicher Nano und Piko Gas Phused Metalle befinden, verwendet als „Selbst wärmendes” Material.
Sowohl Energie aus der Umgebung als auch die von Menschen hergestellte Materialien werden durch eine bestimmte und geeignete Implementierung für unterschiedliche Anwendungen in der Mikroelektronik eingesetzt. Für diesem sind bereits, verschiedene Energie-Umwandlung wie Solarzellen, thermoelektrische Generatoren und piezoelektrische Elemente vorhanden, die in sich genommen aber keinen Energie Gewinnung System sind, auch wenn sie Energiewandler in diesem Sinne sind und öfters als Energie Gewinnung bezeichnet wird. Voraussetzung für dieses Phänomen ist die Anwesenheit von Temperaturgefälle und ein Magnetfeld. Um die begleitende Effekte wie, Zusammenbrechen und Alterungsbeständigkeit zu vermeiden um effizienter die Energie zu gewinnen wurde die Lösung gefunden indem, MCE-Legierungen mit Peltier Elemente kombiniert verwendet werden als Quelle für molekulare Spannungen. Für den Einsatz in Transformatoren sind die Bedingungen für thermomagnetischen Konvektion zufriedenstellend. Die Quelle der Wärme für den Temperaturgradienten wird durch den Wechselstrom in den Wicklungen erzeugt. Die somit erzeugten Wärme und Temperaturgradienten entsteht einen homogenes Magnetfeld im Kern des Transformators. Die Geschwindigkeit der Übertragung von Wärme aus dem Inneren des Transformators an den Wänden des Gehäuses und die Wärmeableitung auf die Umgebung werden bestimmt durch die Ströme in den Wicklungen. Daher spielt zum Teil die Größe und das Gewicht einer Rolle für die Leistung des Transformators. Dementsprechend effizientere Kühlung konnte kleineren Abmessungen von Transformatoren herbeibringen. Ebenso so wichtig ist das dadurch der Wicklungs-Temperatur abnimmt, welche bis zu 10% mehr Wirkungsgrad bedeutet.
Aus der Sicht der elektrischen Durchschlagfestigkeit werden, die magnetischen Kalorischer Gedächtnis Metall Legierung in Nano und Piko große Gas Phused als vollkommen isolierte Zellen mittels PVD-, Plasma Behandelung oder im ALD-Verfahren eingeschlossen werden in den kalte Seite oder heiße Seite (Abhängig von der Legierung wie in der Kurzbeschreibung genannt) einen Dünnschicht damit keinen Oxidation oder Rostbildung entstehen kann. Die erhaltener elektrische Ladungen, was zu Bildung von Brücken führt, und was die Gefahr einer elektrischen Störung hervorheben könnte ist kein Problem und ist überhaupt nicht da mit der kubischen Kristallines Formgebung und stabile Druck (balorical) MCE-Legierungen. Durch die Verwendung von magnetischen Nano-Piko Partikeln werden solcher Bildung von Brücken vermieden, welche zur Erhöhung, der zum Teil beeinträchtigte, elektrischen Durchschlagsfestigkeit führt was in erster Linie entscheidend ist um einer geeigneten Energie Gewinnung aus dem Umfeld, zu betreiben. Die verschiedenen Energiequellen wie Licht, Temperatur oder Vibration in der entsprechenden Umgebung müssen ausreichend vorhanden sein um aus den verschiedenen Quellen die Leistung oder Leistungsdichte zu erhalten. Der Strom ist hier wie gewohnt in Watt (1 W = 1 J/s) oder in den kleineren Einheiten eingeteilt. Streng genommen kann die Laufzeit Leistungsdichte nicht eindeutig sein und physikalisch korrekt, aber hier wird er einfach auf einer Oberfläche oder einem Volumen bezeichnet.
Der zurück gewonnene Energie aus der Umgebung wird in nutzbare elektrische Energie umgesetzt und gespeichert, so dass es in Zeiten der hoher Ausbeute gespeichert werden kann für die Dauer der geringen Ausbeute, allerdings ist es notwendig die entsprechende Elektronik zur Verfügung zu stellen. Daher wird ein Energiespeicher erforderlich, welche typischerweise aus einem Akkumulator oder ein Kondensator besteht um der Energie einzuteilen und zu regeln. Im Rahmen des Energie-Management ist in der Regel immer noch eine Spannung Konvertierung erforderlich für die Elektronik, damit den Standard Spannungswandler mit Ladeschaltungen versorgt wird. Der Anteil des niedrigen Photonen Verkehrs ist unabhängig von der elektrischen Leitfähigkeit eines Peltier-Elements. Man kann also durch eine Verringerung der Wärmetransport von Photonen als elektrische Energie Träger und auf der anderen Seite die thermische Leitfähigkeit und Zähigkeit des Materials, ohne gleichzeitige die Verringerung der elektrischen Leitfähigkeit zu beschränken. Dieser Ansatz zur Verbesserung der thermoelektrischen Materialien wurde bereits erkannt im Jahre 1979 von Glen Slack und seine ”Crystal Elektron – Photon Glass Model”. Gemessen an diese Modell sollte die Richtung der Elektronen entlang definierten Pfaden auftreten, die in der sehr wohlgeordnete kristallinen Strukturen aus SMA Metalle und deren Strukturierung der Photonen (können sich durch das Material bewegen) hingegen niedriger Ordnung der Struktur und in ihrer Ausbreitung durch Streuen an den gestörten Stellen. Dieser aktualisierte Effekt wird durch künstlich eingeführte Nano Strukturen angeboten. Der Effekt funktioniert auf Basis verschiedenen Wellenlängen und Bewegungs-Längen von Elektronen und Photonen.
Beide Effekte, eine gute elektrische Leitfähigkeit und schlechten Wärmeleitfähigkeit kann durch die Zugabe von Dopings und Legierungsmaterial umfassend aufgerüstet und erhöht werden. Wismuth telluride sind heutzutage meist legiert mit Selenium und Antimony. Der Unterschied in der Größe der Atome beide Elemente in einem Verhältnis „Wismuth tellurid Verhältnis”, um die Installation der Atome im Gitter und Gitterspannung, und einer erhöhten Photon Streuungen zu gewährleisten. Die Verwendung von MCE Metallen zum Abkühlen auf der eine Seite, der Sub Molekulare Legierung (Heizung) auf der heiße Temperatur Seite des Peltier-Elements. Die einzelnen p und n Thermo-Schenkel der Thermoelemente aus Bi2Te3 werden jeweils zu Paaren verbunden mittels Aufdampfen oder Laser, der Magneto-Caloric Effekt (MCE) Metall-Legierung, Ni_51.1Mn₂₄Ga_24.9. Durch optimalen Form und optimale Ladung der Photonen, wird durch optimale Differenztemperatur, effizient Energie erzeugt.
Solarzellen und Modernisierung durch MCE-Kühlung;
Solarzellen nutzen die Strahlungsenergie der Sonne und stellt sich als starke Energie Quelle. Die Photovoltaik Stromerzeugung basiert auf der direkten Umwandlung von Licht Energie in elektrische Energie mittels Solarzellen, die typischerweise aus Halbleiter-Materialien hergestellt werden und bilden einen p-n Übergang. In der Durchlassrichtung verhält er sich wie einer Diode wo der Lichtkurve, sich im Negativen Bereich bewegt. Die Temperatur abhängiger Wirkungsgrad von produzierten Strom, wird unter Verwendung der Kühlwirkung durch die MCE Legierung noch untersucht. Das erzeugte Elektron Spannung durch Licht, geschieht durch die Stromflüsse entgegen der Vorwärts Richtung der Solarzelle. Beide Pole sind durch die Diode Gleichung definiert:
I ist der Summenstrom durch den p-n Übergang und dem Rückstrom I, V die angelegte Spannung und die Temperatur T abhängen. Die Größe q die Elementarladung und k ist die Boltzmann- konstant. Isc stellt den Photostrom einer beleuchteten Zelle, der Betrag für die Dunkelheit hat die Charakteristiker Null-Wert.
Technische Erklärung;
Wenn zwei Drähten aus verschiedenen Metallen A und B gegenseitig an ihren Enden, so dass sie einen geschlossenen Kreis bilden, und das Gemisch wird an einem ihrer Anlaufstellen erhitzt wird, eine elektromotorische Kraft geschaltet zu elektrische Strömen, der sogenannte thermische Strom. Die notwendige Energie wird von der Wärmequelle zurückgezogen mit dem Wärmestrom, welche mit der thermischen Strom verbunden ist. Ist in einem der Drähte, ein Voltmeter (mit genügend großer Widerstand geschaltet), so dass der elektrische Spannung (fast) verschwindet, deutet dieses auf eine thermische Spannung an den Leiter der Piezo- oder Peltier-Element und steigt mit der Temperaturdifferenz zwischen den Kontaktpunkten, wenn die andere Anlaufstelle erhitzt wird und es kommt zu einer Elektro-Magnetischer Spannung.
Das Vorkommen einer elektrischen Spannung aufgrund eines Temperaturdifferenz ist nach seinem Entdecker Seebeck (1821), den Seebeck-Effekt genannt. Die Spannung liefert einem Metall-Paar und wird Thermoelement genannt. Es wird hauptsächlich durch Messung von Temperaturen verwendet. Physikalisch eng an den Seebeck-Effekt verbunden ist seine Auflösung von dem Peltier-Effekt (Peltier, 1834): Er sagt, dass ein aktuelle elektrischer Quelle ein Wärmestrom verursacht. Es spielt keine Rolle, ob die Leistung eines Temperaturgradienten (thermischer Strom) oder von eine externe Energiequelle versorgt wird. Der Strom fließt in einer Schaltung von zwei unterschiedlichen elektrischen Leitern, wird erhitzt, um auf den Kontaktflächen abzukühlen, während der anderen Anschlussfläche in umgekehrte Richtung arbeitet und versucht sich Auszugleichen mit der Temperaturdifferenz. Der Peltier-Effekt ist technisch in Peltier-Elementen verarbeitet und wird, insbesondere für Elektrischer Wärmepumpen verwendet (zum Beispiel als Kühler im Auto oder in Kühlschränke). Wenn ein elektrischer Strom durch einen Leiter fließt, bewirkt dieses die Herstellung oder Absorption von Wärme an allen Stellen des Leiters durch einen Temperaturgradient und bewirkt dort ein weiterer thermo-elektrischen Effekt, der Thomson-Effekt, (Thomson, 1854). In der Seebeck-, Peltier- und Thomson-Effekt werden die Phänomene in elektrischen Leitern, die Beförderung von Ladungen und der Gradient der elektrischen Wärme Potential sowie der Temperatur beschreiben und die elektrischen Transporteigenschaft, Leitfähigkeit und die elektronische Wärmeleitfähigkeit mit den thermodynamischen Beziehungen mit dem thermoelektrischen Transport- Eigenschaften eines Leiters zueinander berechnet werden kann.
Der Seebeck-Effekt wird für Thermodynamik als Leiter für die Temperatur beschrieben, zusätzlich zu elektrische und magnetische Felder können auch als Temperatur Leiter oder Stärke der elektrische Ladungsträger sein. Strömen veranlasst den Seebeck-Effekt, was durch den Temperaturgradienten verursacht wird. Wegen des Temperaturgradienten der Ladungsträger mit verschiedenen Einstellungen in der Mitte eines Leiters, werden unterschiedliche kinetische Energien und Geschwindigkeiten, verursacht. Das Ergebnis ist ein Ausgleich zwischen den thermische Leistungs-Unterschiede und Raumladungen, die elektrischen Potential (elektrischen Feldes) und der Temperaturgradient/T proportional zu innere elektrischen Feld, welche der elektrischen Strömung erzeugt.
Eingesetzte Thermoelemente als FeMnP-S Struktur und Peltier-Elemente. Metallischer Thermoelemente sind für viele Zwecke, weil ihre geringe Masse und Wärmekapazität an fast allen inertialen Veränderungen der Temperatur als Thermometer-Generatoren, ideal geeignet reagieren. Siehe . Im einfachsten Fall werden, nur zwei Drähte A und B, mit unterschiedlichen thermischen Kräften verwendet. Einer der Kontakte dient als Temperatur Messstelle, die andere als Vergleich-Punkt. Dies basiert auf einer konstanten, bekannten gehaltener Temperatur, (zum Beispiel T = 0°C durch Eintauchen in Eiswasser) um eine praktikable Messung der thermischen Spannung nach zu vollziehen und einen Voltmeter mit ausreichend hoher Empfindlichkeit und hoher Innenwiderstand ist ausreichend. Der großen Nullpunkt-Stabilität ist erforderlich. Um die Vervielfachung der Empfindlichkeit in der Messung von kleinen Temperaturdifferenzen zu vermeiden, werden zum Beispiel bei Radiometer und Peltier Elementen einer Vielzahl von Thermoelementen in Reihe verbunden (Thermosäule). Technisch verwendete Thermoelemente zur Temperaturmessung von etwa 30°C bis 2700°C haben spezielle Bedürfnisse und Zwecke für dessen Anwendung. Ihre Thermodrähte werden, je nach Bedürfnis in Keramikrohre abgedeckt, mit einer konstanten Temperatur und Führen von dort aus Kupferdrähten zu dem Messgerät. Da diese Leitungen jeweils an ihren Enden die gleichen Temperaturen haben, treten keine zusätzlichen thermischen Belastungen auf. Kupfer hat eine relativ geringe thermische Energie und daher ist es nicht möglich, die Temperatur in der Feste Nähe der Messstelle konstant zuhalten. Daher wurden Thermodrähte bestehend aus (MnFeP)₂(Mn₂Si)Fe₂(SiO₂)3 Metalle, gewählt als Absorber für Wärme und Transponder der Elektronen des Peltier-Elementes, um den Temperaturbereich auf die gleiche Wärmeleistung, wie die Drähte des Thermoelements.
Wärmeleitung aus einer Substanz mit Temperaturgradienten:
Der Effekt eines Wärmestroms, ist so gerichtet dass es zu Temperatur Kompensation um das thermische Gleichgewicht führt. Das bedeutet das in Festkörpern wärme fließt sowohl durch bewegliche Ladungsträger (verschiedene kinetische Energie), als durch temperaturabhängige Bewegung von Atomen (Gitterschwingungen) möglich gemacht wird.
Die typische Struktur eines Peltier-Elements, wird in Kühl- und Heizungsanlagen zur Temperatur Stabilisierung oder zur Kompensation der Wärme Fluss verwendet. Thermoelement Design als Mikro-Struktur für Thermogenerator zwischen zwei keramischen Platten, mit gutem thermischen Kontakt zu der jeweiligen gekühlten oder geheizten Umgebung (thermisch parallel). Die Stützen von Seite an Seite abwechselnd n- und p-Typ-Halbleitermaterial (zum Beispiel entsprechend dotiertes Si oder Bi2Te3). Die Stützen sind parallel zu den keramischen Platten in Paaren mit Kontaktbrücken verbunden, damit sie alle elektrisch in einer Reihe liegen. Je nach Art und betrachtete Energieerzeugungseinrichtung, werden 10 und mehr als 100 Thermoelemente zusammen in Serie geschaltet.
Smart Magnetic Composites (SMC) als Energiespeicher; SMC gehören zu den breitere Gruppe namens Smart-Magnetische Materialien (SMM), diese mit dem beschriebenen Shape Memory Effekt (SME) diese benützen den beschriebene Magnetic kalorische Effekt (MCE) in Kombination mit den (FeMnP-Si) Metalle. Verschiedene Eigenschaften des SMM, deren Viskosität, Form, Steifigkeit, Temperatur oder Widerstand wird mit einem Magnetfeld angeregt. Durch diese Speicherung von Energie auf breite Ebene, sind fast keiner Verluste definiert. SMMs wiederum gehören zu der noch größeren Gruppe von Materialien genannt Smart Materials, kurz SMART, mit den Eigenschaften wo Stimulation mit der Verwendung von elektrischen oder magnetischen Feldes oder Wärme möglich ist. Heute gehen wir davon aus, dass das Niveau der Verbreitung der Smart Materials eine der Innovativste Maßnahmen der Wirtschaft ist. Der Herstellung von Smart Materials ist auch Förderung der Entwicklung der Grundlagenforschung mit den verschiedenen Kreuz-Effekte. Die wesentlicher Bedeutung, sowohl zivile als militärische, haben die bereits bestehenden und prognostizierten Anwendungen der Smart Magnetic Materials. Wir konnten hier Beispiele angeben für eine ”intelligente” Schwingungsdämpfung in solchen stationären Objekten wie Gebäuden, Brücken, Pipelines oder Stromnetze. Ebenso einen bedeutsamen Bereich der SMM Auslastung sind Verkehrsmittel wie Kraftfahrzeuge, Züge, Flugzeuge usw. Die Zahl der Anwendungen in der Medizin wächst, dieses könnte durch intelligente Prothesen, Remote Operation, neue Methoden der Neoplasma Therapie oder der magnetischen ”Marker” von Medikamenten genützt werden. Vielversprechend sind die SMM Gruppe Materialien, die Sicherheit für Daten die übertragenen werden über Kabel, die Modernisierung der Reduktion von Informationen Verluste oder Energieverluste.
Eine der möglichen Klassifikationen unterscheidet folgende SMM Typen:

• Materialien aus variable interne Struktur: – Magnetorheologische Flüssigkeiten – MRF, – Ferrofluide – FRF, – Poröse Materialien mit magneto-rheologische Flüssigkeiten gesättigt – Magneto-rheologische Composite – MRC, Gele/Fette gefüllt mit ferromagnetischen Material Pulver, – Flüssigkeiten mit pulverisierten magneto-kalorischen Materialien aus MCE-Legierungen.
• Materialien aus festen internen Struktur: – Feste magnetostriktive Materialien, einschließlich derjenigen mit riesigen Magnetostriktion – Giant Magnetostriktive Materialien – GMM, MCE-Legierungen als Metal Absorber und Energie-Wärmespeicherung.

Composite Materials;

– Elastomere mit ferromagnetischen Pulver gefüllten (MCE Beschreibung), (z. B. Carbonyl-Eisen, GMM oder deren Kombination), Polymere auf der Basis Epoxydharz enthaltenden pulverförmigen ferromagnetischen Materialien,
– Feste magnetokalorischen Materialien. Im Folgenden wurden die folgenden Smart Magnetic Kompositen im Detail diskutiert: • Verbundwerkstoffe aus porösen Matrix mit magnetorheologischer Flüssigkeit gefüllt (Magnetorheologischen Kompositen – MRC), • magnetorheologische Elastomere – MRE, auch bekannt als Magneto-Active Elastomers – MAE) als Belag und Energiespeicher Material. • Verbundwerkstoffe mit pulverförmigen Material von riesigen Magnetostriktion (Giant Magnetostriktive Werkstoffverbunde – GMMc). In jedem der obigen Fälle wurden die Fertigungstechnologie, Möglichkeiten zur Stimulierung mit Magnetfeld, der Methodik der Forschung und Identifikation der Eigenschaften sowie Anwendung Beispiele diskutiert und erforscht. Magnetorheological Verbundwerkstoffe -poröse Materialien gesättigt mit magnetorheologischen Flüssigkeiten als Speicher für Wärme oder gekühlten Temperaturen, oder Flüssigkeit Kühl-Transponder – als Absorber für Wärme durch (MnFeP)₂(Mn₂Si)Fe₂(SiO₂)3.

Die magneto-rheologische Flüssigkeit (MRF) in der Schwerelosigkeit benötigt externe Schranken oder ein Gefäß, damit es in einer definierten Stelle der Geometrie, Aufrechterhalten wird. Diese Unannehmlichkeit kann auf verschiedene Arten überwunden werden. Die Erste besteht in Substituieren der Trägerflüssigkeit mit einem Material welche mit eine höherer Viskosität definiert ist. Auf diese Weise wird das Material geschaffen, ähnlich wie bei MRF, der variablen internen Struktur aber kann einfacher an der gewünschten Stelle gehalten werden. Bei der Flüssigkeit muss vermieden werden, dass es keiner Rust-Bildung, keine Deklination oder Alterungseffekte am Rande der Flüssigkeit gebildet werden bei dem verwendeten MCE-SMA Metalle. Nachteil dieser Lösung ist eine zu hohe Viskosität im ausgeschalteten Zustand – ohne das Magnetfeld-, welches sich als Hindernis in einigen Anwendungen heraus stellen kann.
Die Wirkung der Gestaltung der äußeren Abmessungen können auch durch Sättigen eines porösen Materials mit MR-Fluid erhalten werden. Auf diese Weise das einen Material mit offener Zellstruktur erzeugt wird, die die Matrix des magnetorheologischen Flüssigkeit innerhalb der Grenzen mit seinen Abmessungen der relative freie Wechselwirkung bestimmen innerhalb der Struktur des magnetischen und mechanischen Feld. Die zellulare Struktur des Materials besteht überwiegend aus inneren Räumen und offener Poren. Die Aushärtung der Matrix aus einem magneto-rheologische Verbundstoff kann aus einem Schwamm, Gewebe, Filz oder einem anderen elastischen porösen Materials hergestellt werden. Durch Sättigen der Matrix erreichen wir Eigenschaften eines Materials, wobei der Abhängigkeit ihrer Mechanik abhängt von der Magnetfeldstärke, ähnlich wie es im Falle der MRF ist. Die neue Art des Materials ist so geformt, das man hier in der Fachliteratur von, dem Feld reagierenden Flüssigkeits-Imprägnierten zellulären Feststoffe oder auch magneto-rheologische Schäume spricht. Aufgrund der komplexen Struktur der Matrix und einer Füllung aus einer solchen Speicherung oder Schaum, gilt es in der einfacheren Form zu nennen, „magnetorheologische Komposite”, oder kurz die MRC. Die MRC/MCE Art Verbundwerkstoffe gehören zu den Materialien, die trotz der völlig unterschiedlichen Aufbau häufig der magneto-rheologischer Flüssigkeiten als eine der Wissenschafts-Felder behandelt werden. Das wachsende Interesse an diesen Materialien und den Versuchen, ihre breitere Anwendung, insbesondere in den Bereichen der aktiven Unterdrückung, führen dazu, dass sie mehr und mehr häufig als Gegenstand der Forschung sind. Die wichtigsten Fragen im magnetorheologischen Composite (MRC)-Feld sind folgendes:

• Zusammengesetzte Fertigungstechnik,
• Belastung und Stress Messmethodik unter den Bedingungen der variable mechanische und magnetische Parameter,
• Konstitutive Modell und seine Parameter Eigenschaften.

Herstellung Verfahren zu Magneto rheologische Verbundwerkstoffe:
Erhalten wurde die magneto-rheologische Verbundstoff in Kombination der beiden Grundkomponenten, bestehend aus die magneto-rheologische Flüssigkeit und das poröse Material. Die magneto-rheologische Flüssigkeit wurde in den Tests als Kühl Transponder-Flüssigkeit verwendet und wurde nach der Rezeptur ähnlich zu den ersten als Speicher für Flüssigkeits-Wärme, als Basis verwendet. Das bedeutet, der magnetisch aktiven Komponenten gefüllt mit der Flüssigkeit, Carbonyleisen, Pulvertyp CC von der Fa. BASF, und alle beschriebenen Anwendungen an den Magnetische Kühlung und der Transponder-Flüssigkeit.
Als MCE-Legierung für Trägerflüssigkeit des Absorbers wurde Na₂MoO₄-2H₂O und Na₂HPO₄-12H₂O Flüssigkeitsmischung verwendet und (MnFeP)₂(SiMn₂)Fe₂(SiO₂)3, (FeMnP-Si) mit dem Flüssigkeit kombiniert.
Inhalte des Eisenpulvers in dem Flüssigkeit beträgt bei 80 Gewicht % und werden durch Wechselwirkungen durch die ferromagnetische Komponente gezeigt. Verschiedene Strukturen in dem Magnetfeld in Form von Ketten sind zu beobachten. Der Verbundwerkstoff hat gezeigt das Ihr Durchbrechen einen zusätzlichen externen Fertigung von Verbundwerkstoffen benötigt um Matrizen aus Polyurethanschaum herzustellen, dadurch gekennzeichnet, die MCE Metalle mit offenen Poren mit der, Na₂MoO₄-2H₂O und Na2HPO₄-12H₂O, Flüssigkeitsmischung geladen. Dies ermöglicht freies Eindringen von MCE-MRF Metallen in sein Inneres.
Die Phase der Verbundfertigungsprozess wird Beendet durch die Sättigung der Matrix mit der magnetorheologischem Flüssigkeit mit dem Injektionsverfahren. Der Vorgang des Füllens wird so durchgeführt, dass ein Teil der internen Schaum zur gleichen Zeit die Poren mit Luft füllen sodass die Flüssigkeit gleichmäßig an der inneren Oberflächen der Matrix-Verbundwerkstoffen Abgedeckt wird und hieraus einen Gleichmäßige Füllung mit den magneto-rheologische Flüssigkeit hervorgeht. Die Füllung beträgt 70% des Matrixvolumens, damit der Verbundwerkstoff der erforderlichen Funktion erreicht.
Die schwammartige, elastische Struktur der Matrix aktiviert die Aufrecht-Erhaltung des MRF an einem mit seiner äußeren Geometrie definierten Ort, und zur gleichen Zeit, die freie Wechselwirkung des Magnetfeldes mit der Flüssigkeit. Offene Poren aktivieren den freien Fluss zwischen der Flüssigkeit und den Zellen. Die Größe der Poren ist klein genug, um das Flüssigkeit immer unter dem Einfluss der Schwerkraft zu verhindern. Der Reale Struktur der Matrix vor der Sättigung ist zu beobachten.
Druck- und Kaloriengehalt Abhängigkeit von Piezo-Elemente;
Um kinetische Energie von elektrischer Energie zu gewinnen, werden oft Piezoelemente verwendet. Der piezoelektrische Effekt wurde durch die Gebrüder Curie Jacques und Pierre Curien 1880 entdeckt. Sie stellten fest, dass unter mechanischer (Richtungs-)Verformung von Kristallen (z. B. Bernstein, Quarz, Turmalin) auf ihrer Oberfläche elektrische Ladung proportional zum Höhe deren Stress erzeugt wird. Die allgemein bekannte Vorrichtung, in der der piezoelektrische Effekt verwendet wird, ist ein piezoelektrisches Feuerzeug, wobei die durch einen großen Druck eine kurze, sehr hohe elektrische Spannung (15 kV) Funkenentladung, die das Gas zündet zu eine Flamme. Umgekehrt, bestimmte Materialien verformen bei einer elektrischen Spannung, welche daher genannt wird als „inverse piezoelektrische Effekt”. Mikrofone, Beschleunigungsmesser und Drucksensoren auf der einen Seite und der Lautsprecher (Summer), Druckköpfe in Tintenstrahldruckern, Druckregler und Kraftstoff Injektoren (KFZ) auf der anderen Seite sind Anwendungen für piezoelektrischen und inversen piezoelektrischen Effekt. Es wird festgestellt, dass mit der Zunahme der Kraftamplitude die magnetische Reaktion des Materials mit dem Magneto-Widerstand gemessen proportional vergrößert zur auftretenden Wärme.
Druck Schock, Vibration und Erschütterung kann verwendet werden für Maschinen, Geräte und Kfz-Zuweisungen (Reifendrucksensor) sowie für die Verwendung von menschlichen Bewegungen wie zum Beispiel in Laufschuhe, welche mit geeigneten Piezo-Elementen ausgestattet sind. Da der piezoelektrische Effekt nur auftreten kann, in nicht leitenden Materialien, werden Produkte meist aus Keramik hergestellt. Es lohnt sich zu unterstreichen, dass mit zunehmender Ladung der Probe, die Form der Hysteresekurve sich nicht signifikant ändert. Zusätzlich wurden die Veränderungen des Materials als Reaktion auf die mechanische Umsetzung in Abhängigkeit von einer Sensor-Positionierung entlang der Probe aufgezeichnet. Die piezoelektrischen Elemente können auf Maschinen, die auf Pumpen und Turbinen verwendet werden in Fahrzeugen oder durch menschliche Kraft verbunden sein. Neben den mechanischen Aspekten ist die jeweilige Frequenz für die das Piezoelement angegeben ist, der wichtige Parameter. Deshalb, ist eine Energiegewinnung aus einem Piezoelement schwierig und kann nur bei einer gleichmäßigen Vibration verwendet werden. In einem Umfeld, wo stattdessen sehr kurzfristige (schwere) oder unregelmäßige Schocks vorhanden sind, sind elektrodynamischen Wandlers besser geeignet. Die maximale Spannung Herstellbarkeit aus einem piezoelektrischen Element wird in der Regel erreicht, wenn es bei seiner Resonanzfrequenz angeregt wird. Ein piezoelektrisches Element erzeugt eine Wechselspannung, ist aber nicht direkt für Energieertrag geeignet.
Stromerzeugung mit piezoelektrischen Element;
In diesem Beispiel wird ein piezoelektrisches Element zum Energiesparen mit der Wandlerschaltung verbunden ist, um dadurch, beispielsweise eine nach geschaltete Elektronik. Das Piezo-Element besteht aus zwei parallel geschalteten Elementen und als Biegebalken (Strahl-Oszillator) welche an einer Metallplatte angebracht ist. Ein Ventilator wird zuerst auf einer Vibrationsplatte, die als Anregungsquelle dient platziert. Das piezoelektrische Element ist an den Eingang der Platine angeschlossen und verbindet den Ventilator an die Stromversorgung. Ein Multimeter zum den Anschluss der Platine verbunden, um das erzeugte Wechselspannung von dem piezoelektrischen Element messen zu können. Der Ausgang ist mit der Spannung verbunden. Durch die Einstellung auf dem Leistungsteil ist es beabsichtigt, dass die Spannung (Frequenz) bestimmt werden kann damit die maximale Piezospannung gemessen wird. Die drei Muttern, die als Gegengewicht des Oszillators dienen kann so abgestimmt, dass bei einer konstanten Eingangsspannung der Ventilator ein Maximum in der Amplitude erreicht wird.
Thermoelektrische Generatoren;
Ein relativ hoher Leistung stellen thermische Generatoren bereit, die unter Ausnutzung des Seebeck oder Peltier-Effekt erfolgt. Industrielle Anwendung von zwei elektrischen Leitern sind erforderlich, die in ihrer Seebeck-Koeffizient (thermoelektrische Kraft: α) zu unterscheiden. Wenn diese beiden Drähte angeschlossen sind, besteht die Funktion eines Thermoelements. Typische Materialkombinationen sind Nickelchromium/Nickel oder Platin-Rhodium/Platin. Thermoelektrische Generatoren bestehen aber in der Regel aus p- und n-dotierten Halbleiter-Materialien, die zwischen zwei metallisierten keramischen Platten angeordnet werden. Die Keramik wird verwendet für die Stärke der elektrischen Isolierung des Systems. Die Halbleiter sind elektrisch in Reihe und thermisch parallel geschaltet. Um eine signifikante Ausgangsspannung zu erhalten, kann der Seebeck-Koeffizienten des Materials (zum Beispiel Wismut-Tellurit, Bi Te) sehr hoch sein.
Die Effizienz der thermoelektrischen Generatoren ist jetzt nur noch 5–10%. Ein Grund hierfür ist die unerwünschte Wärmeübertragung zwischen den Metallen oder Halbleitern. Bei einem Leiter oder Halbleiter-Struktur mit einer Temperaturdifferenz zwischen den Enden wird das Auftreten einer elektrischen Spannung nach dem Seebeck-Effekt allgemein beschrieben. Während Seebeck den gleichen Effekt mit dem ersten Thermoelement präsentiert, gelang Peltier den umgekehrten Vorgang und wurden die Temperaturdifferenzen durch Anlegen einer Spannung an das Element erzeugt. Peltier-Elemente werden traditionell für die Kälte verwendet wie in Prozessoren und verfügen über eine „heiße” und „kalte” Seite. Nichts desto trotz kann aber auch Peltier Elemente umgekehrt aus Temperaturdifferenzen elektrischen Strom erzeugen wenn aus geeigneten Materialien aufbaut sind. MCE und SMA Metallen werden hierfür eingesetzt.
Wirtschaftlichkeitsberechnung: Optimistische Variante (kann in seltenen Fällen auftreten) für eine Berechnung der Kosten der Stromerzeugung spielen die Investitionskosten eine dominierende Rolle. Im folgenden Beispiel von zwei Extremen betrachtet. Erste Ideale Bedingungen:

• Der Thermogenerator kann direkt auf die Wärmequelle befestigt werden
• Obere Temperatur = 175°C, niedrigere Temperatur = 50°C.
• Die thermische Generator kann mit einer Wärmesenke verbunden werden
• Der Strom, produziert zu niedrigen Kosten können leicht in eine bestehende

Infrastruktur eingespeist werden.

• Verwendung eines Low-Cost-Produkt (30 € für eine 15-Watt-Element, 10,5 Watt effektiv) Kapitalkosten für das gesamte System: 2.860,- €/kW bei eine jährliche Auslastung von 5.000 Std. und einer Lebenserwartung von 10 Jahren ab Stromerzeugungskosten. Resultierend ca. 5,7 Cent/kWh. (ohne Wartung, Instandhaltung, Versicherung, Zinsen auf das eingesetzte Kapital, Gemeinkosten). Dieser Preis ist sehr attraktiv im Vergleich zur derzeitigen Kosten anderer Stromerzeugung Optionen im kleinen Leistungsbereich. Auf der anderen Seite ist die hier angenommene jährliche Nutzungsdauer von 5.000 Stunden für eine verfahrenstechnischen Anlage als Wärmequelle. Es ist notwendig an jedem Standort, festzustellen, ob der berechnete Strompreis für die Beschaffung der Strompreis wettbewerbsfähig ist. In Betracht gezogen, dass der Wärmequelle, sonst keine weitere Verwendung und keiner Mehrkosten verursacht und nach Notwendigkeit, entscheidet das je Einstellung, was, wann, zu welchem Preis und wie.

Wirtschaftlichkeitsberechnung: Realistische Variante unter realistischen Bedingungen:

• Die Thermo-Generator wird direkt auf die Wärmequelle befestigt.
• Obere Temperatur = 130°C und unterste Temperatur = 50°C. Die Thermo-Generator:
• unter erheblichem Aufwand muss der mit einem Kühlkörper verbunden werden (für jede erzeugte kWh Elektrizität bis etwa 30 kWh Wärme ”bewegt” werden)
• der erzeugte Strom kann über einen Heizfolie (DC-Strom)/Klimaanlage, Warmwasser-Produktion usw. zugeführt werden
• Verwenden wir ein qualitativ hochwertiges Produkt (30 € für eine 5-Watt Element, 5 Watt effektiv) Kapitalkosten: 6.000,- €/KWh bei einer jährlichen Auslastung von 2.000 h und eine Lebensdauer 10 Jahre davon aus Stromerzeugungskosten zu 30 Cent. (ohne Wartung, Gemeinkosten Wartung, Versicherung, Zinsen auf das eingesetzte Kapital) Dieser Preis gilt nur marktfähig, wenn es keinen anderen Möglichkeiten für Stromerzeugung gibt. Dies kann auf entfernte Objekte, einer militärischen Operation oder als Notstrom Aggregat funktionieren. Die Empfindlichkeit des Preises, der über den Einfluss der von verschiedenem Parameter abhängt, wird erneut betont. Zum Beispiel, wenn ein Temperaturgefälle von etwa 50°C und einer Dauer von etwa 1.000 Betriebsstunden, beeinflussen in den oben genannten Parameter einen aktuellen Preis von 48 Cent/kWh!

Bau eines Thermo-Generator:
Es werden zwei Positionen für die Platzierung des Thermoelements vorgeschlagen. Als erste Vorschlag, wird der heiße Kontaktstelle des Thermoelements direkt an die Brennkammer platziert, während der kalten Kontaktstellen Punkt in dem Strömungsweg des Wärmetauschermediums, zwischen einem Einlass-Radialventilator und den Bereichs des Strömungskanals welcher benachbart zur Brennkammer der Heizeinrichtung. Nach einer weiteren Platzierung Vorschlag, ist der heiße Kontaktstelle des Thermo-Paar im thermischen Kontakt mit dem heißen Rauchgas über den Gasabzug des Kamins und mit den kalten Kontaktstellen die an der Einlassseite des Strömungskanals. Besondere Maßnahmen zum Verbinden der Kontaktflächen des Thermoelements an der heißen und kalten Stellen der Heizvorrichtung werden nicht angesprochen. Dies bedeutet, dass das Thermoelement im Wesentlichen in einem Klemmsitz zwischen heißen und kalten Stellen der Heizeinrichtung durch die nur relativ kleine Kontaktflächen gebildet sind. Das Ergebnis der Stromerzeugung, durch den Temperaturdifferenz zwischen der heißen und der kalten Seite des Thermoelements, ist dadurch stark eingeschränkt. Somit ist der Vorschlag um hier entsprechende Rippen für Wärme Übertragung vorgesehen, die wahlweise in direktem Kontakt mit dem Rauchgas oder dem Wärmetauscher Medium stehen als Grundlegende Lösung angebracht.
Eine andere Thermo-Generator zur Stromerzeugung in Verbindung mit einer Heizeinrichtung ist in der veröffentlichten europäischen Patentanmeldung Nr. EP 0 290 833 A2 beschrieben. Seine Thermoelement als plattenförmiges Halbleiter-Komponente mit der zu erwärmenden, die entweder in der strahlenden Bereich der Flamme der Heizeinrichtung oder in ihrer Abgasstrom gebildet wird, und mit einer kalten Seite im Einlaufbereich der noch kalten Wärmeträger-Medium oder im Bereich der Umgebungsluft angeordnet. Doch der Wirkungsgrad liegt bei Maximum 16 bis 18%. Durch die Kombination verschiedene Erfindungen, erreicht der Erfindungsgemäße Thermo-Generator mit Temperatur Absorber, einer viel höhere Effektivität in der Anwendung.
5. Beschreibung und Problemlösung der Erfindung
Die Kapazität des Rechteckig länglich geformte Thermo-Generator mit Temperatur Absorber kann durch die Bereitstellung mehrerer Medium-Behälter mit einem sandwichartigen Aufnahme mehrerer Thermoelemente in einer Schichtenfolge oder in einem Stapel erhöht werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Thermo-Generator und der Strömungsrichtung, gibt es mehrere angrenzenden plattenförmigen Thermoelementen, die die gesamte Auflagefläche der Sammelbehälter und welche elektrisch in geeigneter Weise verdrahtet sind, decken zu können um die gewünschte Spannung zu erzeugen. Je nach Belastung mit der erzeugten Spannung versorgt werden, wird eine spezielle Verbindung für mehrere Thermoelemente vorgeschlagen. Um Temperaturunterschiede, die so gleichförmig wie möglich sind, oder elektrische Spannungen, die so gleichförmig wie möglich zu erzielen, werden die Anzahl und/oder Dicke und/oder Fläche der Wärmetauschrippen abgestimmt auf den Thermoelementen und oder durch unterschiedliche mittels der einzelnen identische Thermoelemente. Damit die Spannung der Erzeugung aller Thermoelemente so konstant wie möglich ist, und der dadurch besser erreicht wird, und somit eine hohe Effizienz für der Thermo-Generator gewährleistet ist. Besonders gut ist der TEG geeignet für Batterieladung eines Kraftfahrzeugs.
Der Thermo-Generator mit Temperatur Absorber welche von einem Gehäuse (3) umgeben ist, eine längliche Form hat und an den Längsenden mit den jeweiligen Ein- (1) und Auslass (2) für das Wärmeübertragungs-Medium vorgesehen ist. Damit das Wärmetauschermedium die Kontaktflächen der jeweiligen Sammelbehälter in ihrer Gesamtheit bedecken sind Führungsrippen (4) vorgesehen, zur Optimierung der Strömungswege für das Wärmetauscher-Medium welche zwischen dem Einlass und Auslass vorgesehen sind, und welche sich vorzugsweise im Wesentlichen über die gesamte Länge des Moduls zwischen dem jeweiligen Sammelbehälter Ein- und Auslass befindet.
Das Thermo-Generators in der dargestellt weist ein Gehäuse in eine langgestreckte Form, und ist vorzugsweise aus Blech und möglichst Wärme/Kälte Isoliert. Im Gehäuse (3) befindet sich der Wärmetauschermedium Sammelbehälter (11), und hat einen Einlass (1) und einem Auslass (2) in den entsprechenden Endbereichen des Gehäuses (11). Thermoelement-Einheiten (7), von der Temperaturdifferenz, die auf ihnen beruhenden konventionell erzeugen Spannungen, die über die elektrischen Leitungen (5) dargestellt, die von den Thermoelement-Einheiten (7), abgegriffen werden. Diese Leitungen (5) werden miteinander verdrahtet, so dass, über eine Ausgangsleitung (10), eine gewünschte Ausgangsspannung generiert wird, die, optional, abgestimmt ist, durch geeignete Verschaltung von Thermoelementen (7), an einer Last geliefert werden. Innerhalb des Wärmetauchermediums (11) befindet sich eine getrennte Kammer. In dieser Kammer befinden sich mehrere Peltier Elementen in Sandwich form (siehe ) in Längsrichtung der gesamte Länge des Gehäuse (3) Die p und n Halbleiter der Thermoelementen (7), werden mittels Aufdampfen oder Laser mit der Magneto-Caloric Effect (MCE) Metall-Legierung, Ni51.1Mn24Ga24.9 jeweils zu Paaren verbunden. Zwischen der Thermoelement-Einheiten (7) und der parallel gegenüber liegende Thermoelement-Einheiten (7) (siehe ) befindet sich einen aus einer Graphitfolie mit Carbon Nano Tubes, Harz oder Hochleistungs-Polymer Folie oder Platte (8) erstellt welche basiert auf Ferro magnetischer Kalorischer und Baloric Gedächtnis Legierung unter Verwendung von Turmalins XY₃Z₆[(BO₃)₃T₆O₁₈(OH, F, O)₄] wobei X = (Ca, Na, K, [])
Y = (Mg, Li, Al, Mn, Fe²⁺, Fe³⁺, V, Cr, Ti, Cu, [])
Z = (Al, Mg, Cr, V, Fe³⁺, Ti)
T = (Si, Al, B, Be)
kombiniert mit (MnFeP)2 und Cu Zn-Legierungen als Transponder und können einen Temperatur erreichen von bis zu 190°C (heiße Seite). Der sehr geringe Energieverbrauch wird über den Anschluss (9) versorgt. Er stellt die Funktionen des thermischen Koppler und thermischen Leiters sicher. Die praktische Umsetzung der thermischen Kopplung erfolgt mit IR-Absorbierenden Pigmenten (n-/p-leitend) und/oder nanoskaligen Boriden und/oder nanoskaligen kristallinen Werkstoffen, die als Photonenspender dienen. Die als Photonenspender agieren um eine Adsorption infraroter Strahlung im Wellenlängenbereich von 800 nm bis 1500 nm zu ermöglichen. Der thermische Leiter hat die Aufgabe, innerhalb der Matrix die Wärmeleitung stabil sicherzustellen. Zu diesem Zweck werden Carbon-Nanotubes (CNT) bzw. Carbon-Nanofasern in die Polymermatrix eingearbeitet. Die Wärmeleitfähigkeit der CNT ist mit 6000 W/(m·K) doppelt so hoch wie die Wärmeleitfähigkeit des Diamanten und sichert den stabilen Wärmefluss zum Thermogenerator. Die CNTs werden in einem speziellen Dispergierverfahren in der Matrix stabilisiert. Mit der Erzeugung von Nanopartikeln aus Edel- und Halbedelmetallen, wird die Wärmeübertragung deutlich verstärkt, da diese Partikel in einen Schwingungszustand versetzt werden können und hierdurch einen erheblichen Verbraucher- und Leistungseffizienterer TEG gegenüber herkömmlichen Geräten erstellt.
Auf der gegenüber liegende, kalte Seite, des Thermoelement (7) befindet sich einen Dünnschicht Hochleistungs-Polymer Folie oder Platte (6) wo die MCE Metall Legierung (MnFeP)₂(Mn₂Si)Fe₂(SiO₂)3 in und aufgebracht sind, welche durch seinen magnetischen und kalorische Effekten innerhalb einen Sekunde einen Temperatur von –57°C erreichen kann und als Transponder fungiert.
Als MCE-Legierung für Trägerflüssigkeit des Absorbers wurde Na₂MoO₄-2H₂O und Na₂HPO₄-12H₂O Flüssigkeitsmischung verwendet und (MnFeP)₂(SiMn₂)Fe₂(SiO₂)3, (FeMnP-Si) mit der Flüssigkeit kombiniert welche mit einen Permanent Magneten, und je nach Temperatur Bedarf magnetisiert wird wodurch die Transponder Flüssigkeit innerhalb einer Sekunde runtergekühlt wird. Der Temperatur hängt von der Starke des Permanent Magneten (Teslar) ab und kann dem entsprechend nach Bedarf eingestellt werden. Der Permanentmagneten ist zwischen Pumpe und kurz vor dem Einlass (1) geschaltet. Die Transponder Flüssigkeit fließt durch den Einlass (1) in Richtung Auslass (2) durch die Kammern entlang an den kalten Seiten der Thermoelementen, wobei die Innen liegende Rippen/Trennwänden (4) für die Größtmöglicher Kontaktfläche über den gesamten Länge des Moduls, was zu Stabilität beiträgt und um Temperatur-Schwankungen zu vermeiden. Die sehr hohen Temperaturdifferenzen tragen dazu bei, das dieser TEG erheblich Leistungseffizienter sind gegenüber herkömmlicher TEG's.
Der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung können wie gezeigt und beschrieben unterschiedlich sein, und es versteht sich, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist, für zahlreiche Änderungen und Modifikationen anfällig ist, die dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt sind. Daher wird diese Erfindung nicht auf die dargestellten und beschriebenen Details hierin beschränkt und umfasst alle solche Änderungen und Modifikationen, und umfasst auch die durch den Umfang der beigefügten Einstellungen.
Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen, die zum Zweck der Veranschaulichung dienen, und zeigen eine einzelne Ausführungsform in Übereinstimmung mit der gewünschten Anwendung oder Verwendung entnommen.
Bezugszeichenliste
Anlage 3 Abb. 1

1: Einlass der Transponder-Flüssigkeit
2: Auslass der Transponder-Flüssigkeit
3: Außen-Gehäuse (Isoliert)
4: Kühlrippen/Trennwände
5: Anschlüsse zu den Peltier-Elementen
6: Kalte Seite des Peltier-Element
7: Thermoelement Einheiten/Peltier-Elementen
8: Heiße Seite (Siehe )
9: Strom Versorgungs-Anschluss für (8)
10: Strom Ausgang für erzeugte Energie
11: Innen-Gehäuse (Wärmetäuscher Medium)

1: n-Halbleiter
2: p-Halbleiter
3: Metallbrücken
4: Kalte Seite
5: Heiße Seite

Heiße Seite:
Heizungsvlies, Graphitfolie mit Carbon Nano Tubes, Hochleistungs Polymer Folie oder Platte erstellt welche basiert auf Ferro magnetischer und Kalorischer und Baloric Gedächtnis Legierung unter Verwendung von Turmulins kombiniert mit (MnFeP)2 und Cn Zn-Legierungen.
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

EP 0290833 A2 [0070]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Peltier, 1834 [0048]
Thomson, 1854 [0048]
Curie Jacques und Pierre Curien 1880 [0062]

Claims

Thermoelektrischer Generator mit Temperatur Absorber, der Wärmeenergie in elektrischer Energie umwandelt in Verbindung mit ausgewählte Legierungen und Verbindungen; a) NiMnGa Einkristall, Ni_51.1Mn₂₄Ga_24.9 b) Turmalins XY₃Z₆[(BO₃)₃T₆O₁₈(OH, F, O)₄] X = (Ca, Na, K,[]) Y = (Mg, Li, Al, Mn, Fe²⁺, Fe³⁺, V, Cr, Ti, Cu,[]) Z = (Al, Mg, Cr, V, Fe³⁺, Ti) T = (Si, Al, B, Be) kombiniert mit (MnFeP)2 und Cu Zn c) (MnFeP)₂(Mn₂Si)Fe₂(SiO₂)3 als Transponder Flüssigkeit in Na₂MoO₄·2H₂O oder Na₂HPO₄·12H₂O
Einen Thermoelektrischer Generator mit Temperatur Absorber (TEG), nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet; dass einen Magnetischer Kalorischer Gedächtnis Metall Legierung, bestehend aus 1a) oder 1b) oder welche mittels PVD-, Plasma Behandelung oder im ALD-Verfahren eingeschlossen und eingebracht werden damit keinen Oxidation oder Rostbildung entstehen kann.
Einen Thermoelektrischen Generator mit Temperatur Absorber (TEG), nach ein der vorhergehende Anspruche, dadurch gekennzeichnet; dass mit Hilfe von Elektro- und/oder magnetischer Impulsen oder durch Druck und/oder Reibung, die Metall Legierung 1c) anfängt zu kühlen oder zu heizen.
Einen Thermoelektrischer Generator mit Temperatur Absorber (TEG), nach ein der vorhergehende Anspruche, dadurch gekennzeichnet; dass die p und n Halbleiter der Thermoelementen, mittels Aufdampfen oder Laser mit 1a) jeweils zu Paaren verbunden werden.
Einen Thermoelektrischer Generator mit Temperatur Absorber (TEG), nach ein der vorhergehende Anspruche, dadurch gekennzeichnet; dass die Thermoelementen durch das Substrat 1c), eingebracht in einer Folie, Harz, Hochleistungs-Polymer Folie oder Platte gekühlt werden.
Einen Thermoelektrischen Generator mit Temperatur Absorber (TEG), nach der vorhergehende Ansprüche 1 b), 2 und 3, dadurch gekennzeichnet; dass einer Ferro magnetischer Kalorischer und Baloric Gedächtnis Legierung unter Verwendung von 1b) als Legierung ein- aufgebracht wird.
Einen Thermoelektrischer Generator mit Temperatur Absorber (TEG), nach der vorhergehende Ansprüche 1 b), 2, 3 und 6, dadurch gekennzeichnet; dass der Heizende Substrat sich, parallel an/auf der Parallel liegende Seite des Thermoelement, wie in Anspruch 5 beschrieben, befindet.
Einen Thermoelektrischen Generator mit Temperatur Absorber (TEG), nach ein der vorhergehende Anspruche, dadurch gekennzeichnet; dass die Thermoelementen, einzeln oder in Reihe geschaltet werden können.
Einen Thermoelektrischer Generator mit Temperatur Absorber (TEG), nach der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet; dass einen Magnetischer Kalorischer Gedächtnis Metall Legierung, bestehend aus 1c) dient als Transponder Flüssigkeit.
Einen Thermoelektrischer Generator mit Temperatur Absorber (TEG), nach der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet; dass er so ausgelegt ist, dass die Wärmeenergie aus der Geothermie oder aus der Abwärme industrieller Prozesse, Solar von Sonnenkollektoren umgewandelt werden kann
Einen Thermoelektrischer Generator mit Temperatur Absorber (TEG), nach ein der vorhergehende Anspruche, dadurch gekennzeichnet; dass das thermomagnetischer Material in Platten, Folien, Röhren, Netzen, Gittern, Stäben, Bändern, Drähten oder Flüssigkeit vorliegt.