Elektrisch funktionelle Strukturkeramik als Thermoelektrika

Thema

© Fraunhofer IKTS
Thermoelektrisches Modul aus TiOx.
© Fraunhofer IKTS
Extrudiertes B4C-Halbzeugrohr für den Einsatz als Thermoelement.

Zum Aufbau von thermoelektrischen Generatoren (TEG) eignen sich keramische Thermoelektrika aufgrund ihrer hohen thermischen und chemischen Stabilität, geringen Wärmedehnung, hohen Verfügbarkeit sowie niedrigen Herstellungskosten im Vergleich zu anderen thermoelektrischen Werkstoffen. Das Fraunhofer IKTS hat in den vergangenen zehn Jahren umfangreiche Erfahrungen im Bereich keramikbasierter thermoelektrischer Generatoren aufgebaut: Synthese, Beschichten, Fügen, Charakterisierung, Herstellung und Integration thermoelektrischer Module, Systemaufbau und Simulation von Betriebszuständen und Betriebsverhalten.

 

Leistungsangebot

 

  • Entwicklungen keramischer Thermoelektrika wie Titansuboxid, Borcarbid, Mischoxide zur bedarfsgerechten Einstellung von elektrischer und thermischer Leitfähigkeit und Seebeck-Koeffizienten (Thermokraft)
  • Kosteneffiziente Technologien zur Herstellung keramischer Thermoelektrika und von keramischen thermoelektrischen Komponenten
  • Konzepte und -umsetzung für Generatoren, Sensoren und Temperierungen
  • Systemangepasste Oxidationsschutzkonzepte für thermoelektrische Komponenten
  • Werkstoffspezifische Verbindungskonzepte für keramische Thermoelektrika

 

Technische Ausstattung

 

  • Komplette Technologiekette für thermoelektrische Werkstoffe und Komponenten
  • Kombinierter van der Paw/Hall/Seebeck-Messstand für Raumtemperatur bis 600 °C
  • Elektrische Leitfähigkeitsmessung bis 1400 °C
  • Wärmeleitfähigkeitsmessung bis 1500 °C
  • Testung von thermoelektrischen Modulen bis 600 °C unter betriebsnahen thermischen Bedingungen

 

 

Beispiele / Referenzen

 

  • Modifizierte Borcarbide für thermoelektrische Anwendungen
  • Definierte Titansuboxide mit hohem Seebeck-Koeffizienten und Oxidationsschutzschicht, bis 600 °C unter Luft einsetzbar
  • p- und n-dotierte SiC-Werkstoffe mit hoher elektrischer Leitfähigkeit