Ihr Auto mit Abwärme antreiben

Mindestens zwei Drittel der Energie des Benzins, das in Autos und Lastwagen verwendet wird, wird als Wärme verschwendet. Thermoelektrik, Halbleitermaterialien, die Wärme in Strom umwandeln, könnten diese Abwärme auffangen, den Kraftstoffbedarf des Fahrzeugs senken und den Kraftstoffverbrauch um mindestens 5 Prozent senken. Der geringe Wirkungsgrad und die hohen Kosten existierender thermoelektrischer Materialien haben jedoch verhindert, dass solche Vorrichtungen in Fahrzeugen praktikabel werden.

nasa findet neue erde wie planeten

Strom aus Wärme: Ein thermoelektrischer Generator, der die Abwärme des Abgassystems eines Autos in Strom umwandelt, könnte den Kraftstoffverbrauch verbessern.

Jetzt bauen Forscher die ersten Prototypen thermoelektrischer Generatoren für Tests in Nutzfahrzeugen und SUVs zusammen. Die Geräte sind der Höhepunkt mehrerer Fortschritte, die unabhängig voneinander beim Hersteller von thermoelektrischen Geräten gemacht wurden BSST in Irwindale, Kalifornien, und bei General Motors Global R&D in Warren, Michigan. Beide Unternehmen planen, ihre Prototypen bis Ende des Sommers zu installieren und zu testen – BSST in BMW- und Ford-Autos und GM in einem Chevrolet-SUV.



BSST verwendet neue Materialien. Wismuttellurid, ein verbreitetes Thermoelektrikum, enthält teures Tellur und funktioniert nur bei Temperaturen bis 250 °C, während thermoelektrische Generatoren 500 °C erreichen können. Daher verwendet BSST eine andere Familie von Thermoelektriken – Mischungen aus Hafnium und Zirkonium – die bei hohen Temperaturen gut funktionieren. Dadurch konnte der Generatorwirkungsgrad um rund 40 Prozent gesteigert werden.

gibt es zeit im raum

Bei GM bauen Forscher einen endgültigen Prototyp auf der Grundlage einer vielversprechenden neuen Klasse von Thermoelektrika namens Skutteruditen zusammen, die billiger als Telluride sind und bei hohen Temperaturen eine bessere Leistung erbringen. Die Computermodelle des Unternehmens zeigen, dass dieses Gerät in seinem Chevrolet Suburban-Testfahrzeug 350 Watt erzeugen könnte, was den Kraftstoffverbrauch um 3 Prozent senkt.

Die Herstellung von Skutteruditen, bei denen es sich um Kobalt-Arsenid-Verbindungen handelt, die mit Seltenerdelementen wie Ytterbium dotiert sind, ist ein zeitaufwändiger, komplizierter Prozess, und der Einbau in Geräte ist schwierig, sagt der GM-Wissenschaftler Gregory Meisner. Die entscheidende Herausforderung besteht darin, gute elektrische und thermische Kontakte herzustellen. Der große Temperaturgradient über das Gerät belastet die Kontakt-thermoelektrische Schnittstelle mechanisch. Außerdem führt das Verbinden der verschiedenen Materialien zu einem Widerstand, der den Kontakt aufheizt und das Gerät verschlechtert. Durch eine geeignete Materialwahl könne man die Widerstandsfähigkeit beeinflussen, sagt er. Die Herausforderung besteht darin, die richtige Formel für Materialien zu finden – sowohl für den thermoelektrischen Halbleiter als auch für den Kontakt.

Ein Blick hinein: Eine künstlerische Darstellung eines Chevrolet Suburban zeigt den schalldämpferartigen thermoelektrischen Generator, der in die Abgasanlage eingebaut ist.

Eine weitere zentrale Herausforderung wird die Integration des Geräts in Fahrzeuge sein. Die Forscher haben bereits einen Wismut-Tellurid-Generator in einem SUV getestet. Momentan wird das Gerät nur in die Abgasanlage gesteckt, sagt Meisner. Ein Rohrstück wird ausgeschnitten und das Gerät, das wie ein Schalldämpfer aussieht, eingesetzt. Wir müssen etwas entwickeln, das eher in das Fahrzeugsystem integriert ist als ein Zusatzgerät.

Sowohl BSST- als auch GM-Forscher müssen auch Wege finden, um größere Mengen der neuen Materialien kostengünstig herzustellen. Meisner warnt, dass es noch mindestens vier Jahre dauern könnte, bis thermoelektrische Generatoren in Serienfahrzeugen Einzug halten.

3D gedruckter Beinabdruck
verbergen

Tatsächliche Technologien

Kategorie

Unkategorisiert

Technologie

Biotechnologie

Technologierichtlinie

Klimawandel

Mensch Und Technik

Silicon Valley

Computer

Mit News Magazine

Künstliche Intelligenz

Platz

Intelligente Städte

Blockchain

Reportage

Alumni-Profil

Alumni-Verbindung

Mit News Feature

1865

Meine Sicht

77 Mass Avenue

Treffen Sie Den Autor

Profile In Großzügigkeit

Auf Dem Campus Gesehen

Lerne Den Autor Kennen

Alumni-Briefe

Nicht Kategorisiert

77 Massenallee

Rechnen

Tech-Richtlinie

Lernen Sie Den Autor Kennen

Nachrichten

Wahl 2020

Mit Index

Unter Der Kuppel

Feuerwehrschlauch

Unendliche Geschichten

Pandemie-Technologieprojekt

Vom Präsidenten

Titelstory

Fotogallerie

Empfohlen