Neue Förderperiode des SPP 1386 – Strom aus Wärme

Hier forschen Wissenschaftler an Materialien, die Temperaturunterschiede in elektrischen Strom umsetzen können. Fünf Mitglieder des Center for Nanointegration (CENIDE) der Universität Duisburg-Essen (UDE) sind erneut beteiligt.

Ziel des Schwerpunktprogramms (SPP) 1386 „Nanostrukturierte Thermoelektrika: Theorie, Modellsysteme und kontrollierte Synthese“ ist es, neue thermoelektrische Systeme mit nanostrukturierten Materialien zu entwickeln. Sie sind langfristig wesentlich effizienter als klassische Systeme.

Solche Generatoren können Wärmeunterschiede in elektrischen Strom umsetzen und so zu einer nachhaltigen Energieversorgung beitragen. Als besonders vielversprechend gelten Materialien, die aus nur wenige Nanometer großen Partikeln aufgebaut sind. Denn sie ermöglichen es, zwei im Allgemeinen schlecht vereinbare Eigenschaften miteinander zu kombinieren: Diese Materialien leiten den elektrischen Strom sehr gut, Wärme dagegen nur schlecht. Nur so bleibt der benötigte Temperaturunterschied lange genug bestehen. Bereits jetzt werden thermoelektrische Prototypen zum Beispiel an Industrieschornsteinen oder an Autoauspuffen eingesetzt.

Im SPP 1386 werden nun für weitere drei Jahre 18 Projekte gefördert, an denen bundesweit 36 Arbeitsgruppen beteiligt sind. Fünf dieser Gruppen gehören zum Center for Nanointegration (CENIDE) der Universität Duisburg-Essen. Dr. Gabi Schierning, Prof. Dr. Roland Schmechel, Dr. Hartmut Wiggers und Prof. Dr. Dietrich Wolf sind Leiter des Projekts „Silizium- und Germanium-Nanokomposite“ innerhalb des Teilbereichs „Silizium-Germanium-basierte Materialien“.

Das Team um Wiggers stellt speziell für diese Anwendung zugeschnittene Nanopartikel her, in den Arbeitsgruppen Schierning und Schmechel entstehen aus diesen Partikeln kompaktierte Festkörper für den thermoelektrischen Einsatz. Wolf und seine Mitarbeiter gehen in ihren theoretischen Simulationen dem Elektronen- und Wärmetransport in den Proben näher auf den Grund. Dabei arbeiten die Teams natürlich eng zusammen: Die Ergebnisse aus seinen theoretischen Berechnungen gibt Wolf direkt an die anderen Projektleiter weiter, sodass diese ihre Proben umgehend anpassen und optimieren können.

Prof. Dr. Peter Kratzer ist Leiter des Projektes „Selbstorganisierte Nanokristalle in einer Halbleiter-Matrix“. Gemeinsam mit Wissenschaftlern der Johannes-Kepler-Universität Linz forscht seine Arbeitsgruppe an nanostrukturierten Halbleitern, die durch epitaktisches Wachstum entstehen, vereinfacht gesagt also durch die Entstehung von Kristall auf Kristall. Während die österreichischen Kollegen den praktischen Part übernehmen, analysiert das Team um Kratzer die elektrischen Eigenschaften des Materials in der Theorie.

Insgesamt vier Doktorandenstellen an der UDE werden durch das Schwerpunktprogramm finanziert.

Hinweis für die Redaktion:
Das Foto eines Generators (Fotonachweis: CENIDE) stellen wir Ihnen unter folgendem Link zur Verfügung: http://www.uni-due.de/de/presse/pi_fotos.php

Bildunterschrift: Thermoelektrischer Generator, der in der Arbeitsgruppe von Dr. Gabi Schierning entstanden ist. Jede der kleinen Halbleitersäulen zwischen den Platten besteht aus einer unvorstellbar großen Zahl von Nanopartikeln. Sie sind zwar miteinander verbunden, aber nicht verschmolzen, um eine möglichst große Oberfläche zu gewährleisten..

Weitere Informationen: http://www.spp1386thermoelectrics.de/

Redaktion: Birte Vierjahn, Tel. 0203/379-8176