WO2008155406A2 - Thermoelektrischer generator zur umwandlung thermischer energie in elektrische energie - Google Patents

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    • H10N10/851—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions
    • H10N10/853—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions comprising arsenic, antimony or bismuth

Definitions

  • Thermoelectric generator for converting thermal energy into electrical energy
  • thermoelectric generator for converting thermal energy into electrical energy, comprising a plurality of interconnected to a module Peltier elements, which are arranged between a heat source and a heat sink, each Peltier element consists of a p-doped leg and an n-doped leg which are electrically conductively connected at their ends by electrodes.
  • thermoelectric generators TEG thermoelectric generators
  • Peltier elements serve for the direct conversion of heat into electrical energy.
  • An n- and a p-type semiconductor is paired and the charge carriers are shifted by an external temperature gradient, which allows current to flow in the outer circle.
  • DE 199 46 806 A1 discloses a method and a device for generating electrical energy from thermal energy according to the Seebeck effect, wherein a Peltier module consisting of a large number of Peltier elements is arranged between a heat-absorbing and a heat dissipating module guide body in heat-conducting contact arranged and exposed to a temperature gradient over the element legs of the Peltier elements.
  • the resulting voltage is correspondingly increased by the series connection of the spacer modules and used for power generation.
  • the utilization of the waste heat in an engine block or the exhaust system of an internal combustion engine will be described.
  • thermoelectric generators Furthermore, it is known from US Pat. No. 4,095,998 A to arrange a plurality of rows of p and n elements of thermoelectric generators in a star shape along an exhaust line through which an exhaust gas stream flows and thus to recover thermoelectric energy.
  • the individual p and n elements have a similar structure.
  • thermoelectric generator used as energy source, for example of an oil condition sensor, which uses a Peltier element to derive its energy from the temperature difference between the medium to be measured ( For example, oil) and the environment relates.
  • the thermoelectric generators used have only a very low efficiency of about 5%.
  • the object of the invention is therefore to increase this efficiency significantly, especially when the heat source shows a locally inhomogeneous temperature distribution.
  • Fig. 2 shows an advantageous variant of a Peltier element according to the prior art
  • thermoelectric generator 3 shows a thermoelectric generator according to the invention for converting thermal energy into electrical energy
  • thermoelectric generator 4 shows a preferred variant of a thermoelectric generator according to the invention
  • Figure 5 is a diagram of the thermoelectric efficiency of a segmented Peltier element in a temperature range between 0 0 C and 600 0 C; such as
  • Fig. 6 shows a comparison of the efficiencies of differently constructed Peltier elements in a temperature range between 0 0 C and 600 0 C.
  • FIG. 1 a Peltier element El is shown, which consists of a p-doped leg Sp and an n-doped leg Sn, which are connected by means of electrodes 11 and 12 conductive each other. Between the heat source Q with the temperature Ti and the heat sink S with the temperature T 0 forms the heat gradient g shown in the right part of the picture. Furthermore, the heat flow dQ / dt from the heat source Q to the heat sink S is drawn with an arrow. In the simplest case, materials P and N are used for the leg Sp and the leg Sn, which have the best possible efficiency for the expected temperature range T 0 to Ti.
  • FIG. 2 illustrates an improvement of a Peltier element according to FIG. 1, in which both the p-doped leg Sp and the n-doped leg Sn are subdivided into a plurality of sections with different materials P1 to P3 or N1 to N3, so here each optimally adapted to the respective gradient gradient g materials can be used.
  • the invention now goes beyond this known prior art according to FIG. 3 and takes into account the fact that the heat source Q at the points of contact with the individual Peltier elements E1, E2, E3... Different temperature values Ti, T 2 , T 3. may have, so that both the p-doped legs SpI, Sp2, Sp3 ... and the n-doped legs SnI, Sn2, Sn3 ... the individual Peltier elements El, E2, E3 ... different materials Pl, P2 , P3 ..., Nl, N2, N3 ... whose efficiency is optimized with respect to the different temperature values (Ti, T 2 , T 3 ...) at the contact points.
  • each Peltier element of the module 10 can be constructed differently and optimally adapted to the local temperature difference between the heat source Q and the heat sink S.
  • planar modules 10 are conceivable which optimally utilize, for example, the waste heat of an engine block or oil sump, since different semiconductor materials in the Peltier elements E1, E2, E3 can be used at contact points of different temperatures of the heat source. These can be selected specifically based on efficiency diagrams of the individual semiconductor materials.
  • the individual Peltier elements E1, E2, E3... Can also be arranged along a substantially linearly extending heat source Q, which has a temperature gradient G which, for example, steadily drops from an initial temperature T1 to an end temperature T3.
  • a temperature gradient G which, for example, steadily drops from an initial temperature T1 to an end temperature T3.
  • the individual Peltier elements El, E2, E3... can be arranged along an exhaust line of an internal combustion engine through which a hot exhaust gas flows, the heat source Q being formed by the surface of the exhaust line and the heat sink S being the temperature T 0 the ambient temperature.
  • the starting temperature Ti is about 600 0 C, the final temperature T 3 at about 70 0 C.
  • a further optimization can take place in that the individual sections a, b, c... Of the p-doped legs SpI, Sp2, Sp3... And the n-doped legs SnI, Sn2, Sn3 Depending on the respective present temperature gradients gl, g2, g3 ... have.
  • Fig. 5 is shown as an example of the thermoelectric efficiency of a segmented Peltier element in a temperature range between 0 0 C and 600 0 C.
  • At least the high-temperature region of the p-doped leg Fe-based skutterudites for example Ce 0 .9Fe CoSbi2 3, Yb o .75Fe3.
  • SK p-doped leg Fe-based skutterudites
  • MM is a mischmetal of La, Ce, Pr, Nd and Sm.
  • At least the high-temperature region of the n-doped legs has Co-based skutterudites (SK), for example Yb y Co 4-x Pt ⁇ Sbi 2, Ba 0 .3Co 3 .95Nio.o5Sbi 2 and / or A y Co 4- xT x Sbi 2 where A is Ba, Ca, Sr and a mixture thereof and T is Ni and Pd.
  • SK Co-based skutterudites
  • the relatively expensive Co can be completely or partially replaced by Ni, or Ce by a mixed metal of La, Ce, Pr, Nd and Sm. Furthermore, it is possible the Yb in Yb o .75Fe3. 5 Nio. 5 Sbi2 to replace all or part of Ce, or certain proportions of Co or Pt in Yb y Co 4-x Pt ⁇ Sbi2 or Ba 0 .3Co 3 .95Nio.o5Sbi2 substituted by the much cheaper Ni.
  • Ce may be replaced by a mischmetal (La, Ce, Pr, Nd and Sm) or the pure Ba by a mixture of Ba, Ca, Sr in the above-mentioned starting materials.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen thermoelektrischen Generator zur Umwandlung thermischer Energie in elektrische Energie, mit mehreren zu einem Modul (10) zusammengeschalteten Peltierelementen (E1, E2, E3...), welche zwischen einer Wärmequelle (Q) und einer Wärmesenke (S) angeordnet sind, wobei jedes Peltierelement (E1, E2, E3...) aus einem p-dotierten Schenkel (Sp) und einem n-dotierten Schenkel (Sn) besteht, die an deren Enden durch Elektroden (11, 12) elektrisch leitend verbunden sind. Erfindungsgemäss weisen sowohl die p-dotierten Schenkel (Sp1, Sp2, Sp3...) als auch die n-dotierten Schenkel (Sn1, Sn2, Sn3...) der einzelnen Peltierelemente (E1, E2, E3...) unterschiedliche Materialien (P1, P2, P3..., N1, N2, N3...) auf, deren Wirkungsgrad im Hinblick auf unterschiedliche Temperaturwerte (T1, T2, T3...) an den Kontaktstellen der einzelnen Peltierelemente (E1, E2, E3...) zur Wärmequelle (Q) optimiert ist.

Description

Thermoelektrischer Generator zur Umwandlung thermischer Energie in elektrische Energie
Die Erfindung betrifft einen thermoelektrischen Generator zur Umwandlung thermischer Energie in elektrische Energie, mit mehreren zu einem Modul zusammengeschalteten Peltierelementen, welche zwischen einer Wärmequelle und einer Wärmesenke angeordnet sind, wobei jedes Peltierelement aus einem p-do- tierten Schenkel und einem n-dotierten Schenkel besteht, die an deren Enden durch Elektroden elektrisch leitend verbunden sind.
Die Abwärmenutzung mittels thermoelektrischer Generatoren TEG bzw. mittels Peltierelementen ist bereits in mehreren Anwendungen bekannt. Das Peltierelement dient dabei zur direkten Umwandlung von Wärme in elektrische Energie. Es wird ein n- und ein p-Halbleiter gepaart und die Ladungsträger durch einen äußeren Temperaturgradienten verschoben, wodurch im äußeren Kreis Strom fließen kann.
So ist beispielsweise aus der DE 199 46 806 Al ein Verfahren und eine Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie aus thermischer Energie nach dem Seebeck-Effekt bekannt, wobei ein aus einer Vielzahl von Peltierelementen bestehendes Peltiermodul zwischen einem Wärme aufnehmenden und einem Wärme abgebenden Modulleitkörper in wärmeleitendem Kontakt angeordnet und einem Temperaturgradienten über die Elementschenkel der Peltierelemente ausgesetzt ist. Die sich ergebende Spannung wird durch Hintereinanderschaltung der PeI- tiermodule entsprechend vergrößert und zur Stromerzeugung verwendet. Als beispielsweise Anwendung wird die Ausnutzung der Abwärme bei einem Motorblock oder der Auspuffanlage eines Verbrennungsmotors beschrieben.
Weiters ist es aus der US 4,095.998 A bekannt, mehrere Reihen aus p- und n- Elementen bestehenden thermoelektrischer Generatoren sternförmig entlang eines von einem Abgasstrom durchflossenen Abgasstranges anzuordnen und so thermoelektrische Energie rückzugewinnen. Die einzelnen p- und n-Elemente sind gleichartig aufgebaut.
In der DE 10 2004 005 151 Al wird eine Sensoreinrichtung und ein System zur Messung des Zustandes eines Mediums beschrieben, wobei als Energiequelle beispielsweise eines Ölzustandssensors ein thermoelektrischer Generator verwendet wird, der seine Energie mit Hilfe eines Peltierelementes aus dem Temperaturunterschied zwischen dem zu vermessenden Medium (beispielsweise Öl) und der Umgebung bezieht. Bei vielen der genannten Anwendungen haben die eingesetzten thermoelektri- schen Generatoren nur einen sehr geringen Wirkungsgrad von ca. 5%. Aufgabe der Erfindung ist es daher diesen Wirkungsgrad signifikant zu steigern, insbesondere auch dann, wenn die Wärmequelle eine örtlich inhomogene Temperaturverteilung zeigt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass sowohl die p-dotierten Schenkel (SpI, Sp2, Sp3...) als auch die n-dotierten Schenkel (SnI, Sn2, Sn3...) der einzelnen Peltierelemente (El, E2, E3...) in Abhängigkeit der unterschiedlichen Temperaturwerte (Ti, T2, T3...) an den Kontaktstellen der einzelnen Peltierelemente (El, E2, E3...) zur Wärmequelle (Q) aus unterschiedliche Materialien (Pl, P2, P3..., Nl, N2, N3...) bestehen. Die p-dotierten und n-dotierten Schenkel der einzelnen modulartig zusammengeschalteten Peltierelemente des erfindungsgemäßen Generators sind also nicht gleichartig aufgebaut, sondern im Sinne einer Optimierung des Wirkungsgrades der Umsetzung der thermischen Energie in elektrische Energie aus unterschiedlichen Materialien hergestellt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von schematischen Darstellungen näher erläutert. Es zeigen :
Fig. 1 ein Peltierelement gemäß Stand der Technik;
Fig. 2 eine vorteilhafte Variante eines Peltierelementes gemäß Stand der Technik;
Fig. 3 einen erfindungsgemäßen thermoelektrischen Generator zur Umwandlung thermischer Energie in elektrische Energie;
Fig. 4 eine bevorzugte Variante eines erfindungsgemäßen thermoelektrischen Generators;
Fig. 5 ein Diagramm über den thermoelektrische Wirkungsgrad eines segmentierten Peltierelementes in einem Temperaturbereich zwischen 00C und 6000C; sowie
Fig. 6 einen Vergleich der Wirkungsgrade unterschiedlich aufgebauter Peltierelemente in einem Temperaturbereich zwischen 00C und 6000C.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird auf die Figuren 1 und 2 verwiesen, welche Ausführungen gemäß Stand der Technik zeigen. In Fig. 1 ist ein Peltierelement El dargestellt, welches aus einem p-dotierten Schenkel Sp und einem n- dotierten Schenkel Sn besteht, die mit Hilfe von Elektroden 11 und 12 leitfähig miteinander verbunden sind. Zwischen der Wärmequelle Q mit der Temperatur Ti und der Wärmesenke S mit der Temperatur T0 bildet sich der im rechten Bildteil dargestellte Wärmegradient g aus. Weiters ist mit einem Pfeil der Wärmefluss dQ/dt von der Wärmequelle Q zur Wärmesenke S eingezeichnet. Im einfachsten Fall werden für den Schenkel Sp und den Schenkel Sn Materialien P und N verwendet, die einen möglichst guten Wirkungsgrad für den erwarteten Temperaturbereich T0 bis Ti aufweisen.
Fig. 2 stellt eine Verbesserung eines Peltierelementes gemäß Fig. 1 dar, bei welchem sowohl der p-dotierte Schenkel Sp als auch der n-dotierte Schenkel Sn in mehrere Abschnitte mit unterschiedlichen Materialien Pl bis P3 bzw. Nl bis N3 unterteilt ist, sodass hier jeweils optimal an den jeweiligen Gradientenverlauf g angepasste Materialien verwendet werden können.
Die Erfindung geht nun gemäß Fig. 3 über diesen bekannten Stand der Technik hinaus und berücksichtigt die Tatsache, dass die Wärmequelle Q an den Kontaktstellen zu den einzelnen Peltierelemente El, E2, E3... unterschiedliche Temperaturwerte Ti, T2, T3... aufweisen kann, sodass sowohl die p-dotierten Schenkel SpI, Sp2, Sp3... als auch die n-dotierten Schenkel SnI, Sn2, Sn3... der einzelnen Peltierelemente El, E2, E3... unterschiedliche Materialien Pl, P2, P3..., Nl, N2, N3... aufweisen, deren Wirkungsgrad im Hinblick auf die unterschiedlichen Temperaturwerte (Ti, T2, T3...) an den Kontaktstellen optimiert ist. Es kann somit jedes Peltierelemente des Moduls 10 unterschiedlich aufgebaut sein und optimal an die vor Ort herrschende Temperaturdifferenz zwischen der Wärmequelle Q und Wärmesenke S angepasst sein. Beispielsweise sind flächige Module 10 denkbar, die beispielsweise die Abwärme eines Motorblocks oder einer Ölwanne optimal nutzen, da an Kontaktstellen unterschiedlicher Temperatur der Wärmequelle unterschiedliche Halbleitermaterialen in den Peltierelementen El, E2, E3... eingesetzt werden können. Diese können anhand von Wirkungsgraddiagrammen der einzelnen Halbleitermaterialien gezielt ausgewählt werden.
Die einzelnen Peltierelemente El, E2, E3... können auch entlang einer sich im Wesentlichen linear erstreckenden Wärmequelle Q angeordnet sein, die einen Temperaturgradienten G aufweist, der beispielsweise stetig von einer Ausgangstemperatur Tl zu einer Endtemperatur T3 abfällt. Es müssen somit die unterschiedlichen Temperaturgradienten gl, g2, g3... innerhalb der einzelnen Peltierelemente El, E2, E3... und der Temperaturgradient G entlang der Wärmequelle Q berücksichtigt werden.
In einem konkreten Beispiel können die einzelnen Peltierelemente El, E2, E3... entlang eines von einem heißen Abgas durchströmten Abgasstranges einer Brennkraftmaschine angeordnet sein, wobei die Wärmequelle Q durch die Oberfläche des Abgasstranges gebildet wird und die Wärmesenke S die Temperatur T0 der Umgebungstemperatur aufweist. Die Ausgangstemperatur Ti liegt dabei bei etwa 6000C, die Endtemperatur T3 bei etwa 700C.
In der Ausführungsvariante gemäß Fig. 4 weisen sowohl die p-dotierten Schenkel SpI, Sp2, Sp3... als auch die n-dotierten Schenkel SnI, Sn2, Sn3... einzelne Abschnitte a, b, c... auf, und bestehen im Hinblick auf den sich zwischen den Temperaturwerten Ti, T2, T3... der Kontaktstellen zur Wärmequelle Q und dem Temperaturwert T0 der Wärmesenke S jeweils einstellenden, unterschiedlichen Temperaturgradienten (gl, g2, g3...) aus unterschiedlichen Materialen Pl, P2, P3..., Nl, N2, N3...
Eine weitere Optimierung kann erfindungsgemäß dadurch erfolgen, dass die einzelnen Abschnitte a, b, c... der p-dotierten Schenkel SpI, Sp2, Sp3... und der n- dotierten Schenkel SnI, Sn2, Sn3... unterschiedliche Längen in Abhängigkeit der jeweils vorliegenden Temperaturgradienten gl, g2, g3... aufweisen.
In Fig. 5 ist als Beispiel der thermoelektrische Wirkungsgrad eines segmentierten Peltierelementes in einem Temperaturbereich zwischen 00C und 6000C dargestellt. Der p-dotierte Schenkel besteht wie der n-dotierte Schenkel aus drei Abschnitten unterschiedlicher Länge, sodass sich durch Überlappungen einzelner Abschnitte wie in Fig. 5 eingezeichnet fünf Materialkombinationen in den Temperaturbereichen A bis E ergeben, in welchen beispielsweise folgende Halbleitermaterialien in den beiden Schenkeln vorliegen (Die Bezeichnung TAGS steht dabei für (GeTe)i-x(AgSbTe)χ wobei x = 0,1 bis 0,15 gilt) :
Kombination T-Bereich (0C) p-dotierter Schenkel n-dotierter Schenkel
A 0-100 (Bi, Sb)2Te3 Bi2Te3
B 100-200 (Bi, Sb)2Te3 PbTe
C 200-450 TAGS PbTe
D 450-550 TAGS Ba03Co3 95Ni0 05SbI2
E >550 Ceo 9Fe3CoSbI2 Ba03Co3 95Ni0 05SbI2
Tab. 1
Anstelle von Ce0.gFe3CoSbi2 bzw. Bao.3Co3.95Ni0.o5Sbi2 in Tab. 1 können auch andere geeignete p-dotierte bzw. n-dotierte Skutterudite eingesetzt werden.
In Fig. 6 wird der Wirkungsgrad unterschiedlich aufgebauter Peltierelemente TEGl bis TEG4 im Temperaturbereich zwischen 00C und 6000C miteinander verglichen, wobei für TEGl bis TEG4 folgende Materialkombinationen aus Tab. 1 eingesetzt werden : Kombination Wirkungsgrad (%) El. Leistung (W)
TEGl ABCDE 10 927
TEG2 CD 9,2 86Oe
TEG3 D 8,2 767
TEG4 E 6,6 613
Tab. 2
Anhand derartiger Tabellen können geeignete Materialkombinationen für definierte Temperaturbereiche ausgewählt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Variante der Erfindung weist zumindest der Hochtemperaturbereich der p-dotierten Schenkel Fe-basierte Skutterudite (SK), beispielsweise Ce0.9Fe3CoSbi2, Ybo.75Fe3.5Nio.5Sbi2, MMyFe4-χCoxSbi2 und/oder MMyFe4- xNiχSbi2 auf, wobei MM ein Mischmetall aus La, Ce, Pr, Nd und Sm ist. Weiters weist zumindest der Hochtemperaturbereich der n-dotierten Schenkel Co-ba- sierte Skutterudite (SK), beispielsweise YbyCo4-xPtχSbi2, Ba0.3Co3.95Nio.o5Sbi2 und/oder AyCo4-χTxSbi2 auf, wobei A für Ba, Ca, Sr und einer Mischung daraus und T für Ni und Pd steht.
Im Sinne einer Kostenreduzierung kann beispielsweise ausgehend von Ce0.9Fe3CoSbi2 das relativ teure Co ganz oder teilweise durch Ni, bzw. Ce durch ein Mischmetall aus La, Ce, Pr, Nd und Sm ersetzt werden. Weiters ist es möglich das Yb in Ybo.75Fe3.5Nio.5Sbi2 ganz oder teilweise durch Ce zu ersetzen, bzw. gewisse Anteile von Co oder Pt in YbyCo4-xPtχSbi2 oder Ba0.3Co3.95Nio.o5Sbi2 durch das wesentlich günstigere Ni zu substituieren.
Um den Wirkungsgrad der thermoelektrischen Elemente zu erhöhen, kann bei den vorhin genannten Ausgangsmaterialien Ce durch ein Mischmetall (La, Ce, Pr, Nd und Sm), oder das reine Ba durch eine Mischung aus Ba, Ca, Sr ersetzt werden.
Es ergeben sich dadurch für die p-dotierten Schenkel (SpI, Sp2, Sp3...) und die n-dotierten Schenkel (SnI, Sn2, Sn3...) der Peltierelemente beispielsweise folgende Materialkombinationen (P3, N3) für den Hochtemperaturbereich, wobei die Wärmequelle im Bereich von 6000C liegt: p-dotierter Schenkel n-dotierter Schenkel
MM0 75Fe3 5Ni05Sbi2 Ba0 3Co4Sbi2
MM0 75Fe3 0C01 0Sbi2 Ba0 3Co3 95Ni0 osSb^
Pr075Fe3 5Nio 5Sbi2 Ca0 1Ba0 1Sr0 iCo4Sbi2
Pr075Fe3 0C01 0Sbi2 Ca0 1Ba0 1Sr0 1Co3 95Nio o5Sbi2
Ceo 75Fe3CoSbi2
Ceo 9oFe3CoSbi2
Tab. 3

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Thermoelektrischer Generator zur Umwandlung thermischer Energie in elektrische Energie, mit mehreren zu einem Modul (10) zusammengeschalteten Peltierelementen (El, E2, E3...)/ welche zwischen einer Wärmequelle (Q) und einer Wärmesenke (S) angeordnet sind, wobei jedes Peltierelement (El, E2, E3...) aus einem p-dotierten Schenkel (Sp) und einem n-dotierten Schenkel (Sn) besteht, die an deren Enden durch Elektroden (11, 12) elektrisch leitend verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die p-dotierten Schenkel (SpI, Sp2, Sp3...) als auch die n-dotierten Schenkel (SnI, Sn2, Sn3...) der einzelnen Peltierelemente (El, E2, E3...) in Abhängigkeit der unterschiedlichen Temperaturwerte (Ti, T2, T3...) an den Kontaktstellen der einzelnen Peltierelemente (El, E2, E3...) zur Wärmequelle (Q) aus unterschiedliche Materialien (Pl, P2, P3..., Nl, N2, N3...) bestehen.
2. Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die p-dotierten Schenkel (SpI, Sp2, Sp3...) als auch die n-dotierten Schenkel (SnI, Sn2, Sn3...) einzelne Abschnitte (a, b, c.) aufweisen und im Hinblick auf den sich zwischen den Temperaturwerten (Ti, T2, T3...) der Kontaktstellen zur Wärmequelle (Q) und dem Temperaturwert (T0) der Wärmesenke (S) jeweils einstellenden, unterschiedlichen Temperaturgradienten (gl, g2, g3...) aus unterschiedlichen Materialen (Pl, P2, P3..., Nl, N2, N3...) bestehen.
3. Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Abschnitte (a, b, c .) der p-dotierten Schenkel (SpI, Sp2, Sp3...) und der n-dotierten Schenkel (SnI, Sn2, Sn3...) unterschiedliche Längen in Abhängigkeit der jeweils vorliegenden Temperaturgradienten (gl, g2, g3...) aufweisen.
4. Thermoelektrischer Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Peltierelemente (El, E2, E3...) entlang einer sich im Wesentlichen linear erstreckenden Wärmequelle (Q) angeordnet sind, die einen Temperaturgradienten (G) aufweist.
5. Thermoelektrischer Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Peltierelemente (El, E2, E3...) entlang eines von einem Abgas durchströmten Abgasstranges angeordnet sind, sodass die Wärmequelle (Q) durch die Oberfläche des Abgasstranges gebildet wird und die Wärmesenke (S) die Temperatur T0 der Umgebungstemperatur aufweist.
6. Thermoelektrischer Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die p-dotierten Schenkel (SpI, Sp2, Sp3...) und die n-dotierten Schenkel (SnI, Sn2, Sn3...) in den angeführten Temperaturbereichen folgende Materialkombinationen aufweisen :
T-Bereich (0C) p-dotierter Schenkel n-dotierter Schenkel
0-100 (Bi, Sb)2Te3 Bi2Te3
100-200 (Bi, Sb)2Te3 PbTe
200-450 TAGS PbTe
450-550 TAGS Ba03Co3 95Ni0 OsSbI2
>550 Ce09Fe3CoSb12 Ba03Co3 95Ni005Sb12
7. Thermoelektrischer Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Hochtemperaturbereich der p-dotierten Schenkel (SpI, Sp2, Sp3...) Fe-basierte Skutterudite, beispielsweise Ce0.9Fe3CoSbi2,
Figure imgf000010_0001
MMyFe4-χCoxSbi2 und/oder MMyFe4-x NixSbi2 aufweist, wobei MM ein Mischmetall aus La, Ce, Pr, Nd und Sm ist, sowie dass zumindest der Hochtemperaturbereich der n-dotierten Schenkel (SnI, Sn2, Sn3...) Co-basierte Skutterudite, beispielsweise YbyCo4-xPtχSbi2, Ba0.3Cθ3.95Ni0.05Sbi2 und/oder AyCo4-xTxSbi2 aufweist, wobei A für Ba, Ca, Sr und einer Mischung daraus und T für Ni und Pd steht.
8. Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die p-dotierten Schenkel (SpI, Sp2, Sp3...) und die n-dotierten Schenkel (SnI, Sn2, Sn3...) zumindest im Hochtemperaturbereich folgende Materialkombinationen aufweisen :
p-dotierter Schenkel n-dotierter Schenkel
MM0 75Fe3 5Ni05Sb12 Ba0 3Co4Sb12
MM0 75Fe3 0Co1 0Sb12 Ba0 3Co3 95Ni005Sb12
Pr075Fe3 5Ni05Sb12 Ca0 ^a0 ^r0 JCo4Sb12
Pr075Fe3 0Co1 0Sb12 Ca0 ^a0 ^r0 iCo3 95Ni005Sb12
Ce075Fe3CoSb12
Ce090Fe3CoSb12
9. Thermoelektrischer Generator zur Umwandlung thermischer Energie in elektrische Energie, mit zumindest einem Peltierelemente (El, E2, E3...)/ welches zwischen einer Wärmequelle (Q) im Bereich von 6000C und einer Wärmesenke (S) angeordnet ist, wobei das Peltierelement (El, E2, E3...) aus einem p-dotierten Schenkel (Sp) und einem n-dotierten Schenkel (Sn) besteht, die an deren Enden durch Elektroden (11, 12) elektrisch leitend verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Hochtemperaturbereich der p-dotierten Schenkel (SpI, Sp2, Sp3...) Fe-basierte Skutterudite, beispielsweise Ce0.9Fe3CoSbi2,
Figure imgf000011_0001
MMyFe4-x CoxSbi2 und/oder MMyFe4-xNiχSbi2 aufweist, wobei MM ein Mischmetall aus La, Ce, Pr, Nd und Sm ist, sowie dass zumindest der Hochtemperaturbereich der n-dotierten Schenkel (SnI, Sn2, Sn3...) Co-basierte Skutterudite, beispielsweise YbyCo4-xPtxSbi2, Ba0.3Cθ3.95Ni0.05Sbi2 und/oder AyCo4-xTxSbi2 aufweist, wobei A für Ba, Ca, Sr und einer Mischung daraus und T für Ni und Pd steht.
10. Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die p-dotierten Schenkel (SpI, Sp2, Sp3...) und die n-dotierten Schenkel (SnI, Sn2, Sn3...) zumindest im Hochtemperaturbereich folgende Materialkombinationen aufweisen :
p-dotierter Schenkel n-dotierter Schenkel
MM0 75Fe3 5Ni05Sbi2 Ba0 3Co4Sbi2
MM0 75Fe3 0C01 0Sbi2 Ba0 3Co3 95Ni005Sbi2
Pr075Fe3 5Ni05Sb12 Ca0 jBao JSr0 JCo4Sb12
Pr075Fe3 0C01 0Sbi2 Ca0 ^a0 ^r0 iCo3 95Ni005Sbi2
Ce075Fe3CoSbI2
Ce090Fe3CoSb12
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