Forschungszentrum Jülich - Forschen in Jülich 2_2012

Forschen in Jülich 2 | 201220 Materialien mit mehr Thermo-Power Im Auto und in vielen industriellen Produktionsprozessen verpufft eine Menge Energie als Wärme. Mit thermoelektrischen Materialien könnte die Abwärme genutzt und so weniger Energie vergeudet werden. Dr. Raphaël Hermann und seine Helmholtz-Nachwuchsgruppe erforschen, wie sich diese Werkstoffe verbessern lassen. D er Belgier Raphaël Hermann freut sich: „Gerade sind wir begutach- tet worden – mit exzellentem Re- sultat. Damit steht fest, dass ich weiter in Jülich forschen kann.“ Mit „wir“ ist die Helmholtz-Nachwuchsgruppe gemeint, die Hermann seit 2008 aufgebaut hat und die er leitet. Die Helmholtz-Gemein- schaft unterstützt in ihrem Nachwuchs- gruppen-Programm die frühe wissen- schaftliche Selbstständigkeit junger Forscher und – so formuliert sie es selbst – „bietet ihnen eine verlässliche Karriereperspektive“. Gemeint ist haupt- sächlich eine unbefristete Anstellung, der nun bei Hermann nach dem Ergebnis der aktuellen Begutachtung nichts mehr im Wege steht. Zu Hermanns Forschungsobjekten ge- hören Materialien, aus denen man Ther- mogeneratoren (TEG) bauen kann. TEG erzeugen aus Temperaturunterschieden Strom. Daher könnten sie künftig helfen, unter anderem die Abwärme zu nutzen, die bislang bei Autos mit Benzin- oder Dieselmotor verloren geht. Autokonzerne rechnen damit, dass sich auf diese Weise der Spritverbrauch um mindestens fünf Prozent verringern lässt, was auch die Kohlendioxid-Emissionen drückt. In vie- len industriellen Prozessen oder in Block- heizkraftwerken wird ebenfalls über- schüssige Wärme frei. Dass TEG aktuell hier wie auch im Auto noch nicht im Ein- satz sind, hat einen Grund: Bislang wan- deln sie nur einen geringen Teil der Ab- wärme in Strom um. Fachleute sprechen von einem zu niedrigen Wirkungsgrad, der selbst bei starken Temperaturunter- schieden zwischen der warmen und der kalten Seite der TEG üblicherweise weni- ger als zehn Prozent beträgt. Das Ziel: Höherer Wirkungsgrad Um diesen Wirkungsgrad zu verbes- sern, benötigt man Materialien, die elek- trischen Strom gut leiten, Wärme dage- gen schlecht. Meist sind aber gute Stromleiter ebenso gute Wärmeleiter, weil beide Eigenschaften durch die Be- weglichkeit der Elektronen beeinflusst werden. „Doch es gibt neben der Wär- meleitfähigkeit durch elektrische La- dungsträger auch noch die Wärmeleitfä- Dr. Raphaël Hermann (links) und seine Jülicher Helmholtz-Nachwuchsgruppe. Vakuumsaugnapf mit einer Probe für Gitter- schwingungsmessungen.

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