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Neuentwicklungen aus und für die Industrie

duropan0513Die Mehrfachnutzung von Wärmeenergie, auch "Energy Harvesting" genannt, ist eine tragende Säule zukünftiger Energieversorgung. Mit dem Thermischen Transmitter präsentiert Duropan eine Technologie zur direkten Umwandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie. Der Akkumulator erfolgt durch die Herstellung einer Kunststoffoberfläche mit einem extrem hohen Adsorptionsvermögen für Wärmeenergie (Infrarot).

Der weltweite Energieverbrauch hat inzwischen eine Größe von ca. 500 Exajoule (1018 Joule) erreicht. Neben Kraftwerken und Verbrennungsanlagen gehören die ca. 45 Millionen Fahrzeuge zu den größten Abwärmeproduzenten in Deutschland. Über 50 % dieser Energie werden als Wärmeenergie wieder frei und eine Nutzung dieser steht erst am Anfang der Entwicklung. Funktionalisierte Kunststoffe sind heute in der Lage, derartige Energiemengen aufzufangen, einzusammeln und einer energetischen Wiederverwendung zuzuführen.

Der Thermische Akkumulator besteht aus einer mit halbleitenden Partikeln dotierten Polymermatrix. Er stellt die Funktionen des thermischen Kopplers und thermischen Leiters sicher. Die praktische Umsetzung der thermischen Kopplung innerhalb der Polymermatrix erfolgt beispielsweise mit IR-absorbierenden Pigmenten (n- oder p-leitend) und/oder ähnlichen nanoskaligen kristallinen Werkstoffen. Diese ermöglichen eine starke Adsorption infraroter Strahlung im Wellenlängenbereich von 800 bis 1500 nm.

Der thermische Leiter hat die Aufgabe die Wärmeleitung innerhalb der Polymermatrix sicherzustellen. Diesen Zweck erfüllen z. B. Carbon-Nanotubes (CNT) bzw. Carbon- Nanofasern. 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 Baugruppen Thermogenerator sowie der thermische Diffusor sind am Markt verfügbare Bauelemente, die ingenieurtechnisch in das Gesamtkonzept des Thermoelektrikmoduls integriert werden. Der thermische Diffusor dient zur Erzeugung des Temperaturgefälles. Das Wärmeangebot, die darstellbare Temperaturdifferenz und eine moderne Steuerelektronik erlauben eine ansprechende Ausbeute der verfügbaren (Ab-)Wärme und ihre Umwandlung in elektrische Energie.


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