Diese synthetischen Kristalle können aus Wärme Strom erzeugen
Die Entdeckung biete einen neuen Blickwinkel auf das Bestreben, Wärme effizient in Strom umzuwandeln, schreibt die Technologie-Newsseite scitechdaily.com. Entscheidend dabei ist, dass hierfür leicht zugängliche Materialien aus unbedenklichen Rohstoffen verwendet werden können.
Entdeckung eröffne „neue Perspektiven“
Vorgestellt wurde der Prozess, der ein synthetisches Kupfermineral in diese Lage versetzt, in einer kürzlich in der Zeitschrift Angewandte Chemie veröffentlichten Studie. Dort heißt es, diese Entdeckung eröffne „neue Perspektiven“ in der Entwicklung von sicheren und preiswerten sogenannten thermoelektrischen Materialien.
Das neue synthetische Material besteht aus Kupfer, Mangan, Germanium und Schwefel. Der Herstellungsprozess sei ziemlich einfach, erklärte der Materialwissenschaftler Emmanuel Guilmeau vom Crismat-Labor in Caen (Frankreich), der an der Studie beteiligt ist.
„Die Pulver werden mechanisch durch ein Kugelmahlverfahren in eine vorkristalline Legierung gebracht und dann bei 600 Grad Celsius verdichtet“, erläuterte er. Dieser Prozess könne leicht auf einen größeren Maßstab skaliert werden.
Bisher werden auch giftige Elemente verwendet
Thermoelektrische Materialien wandeln Wärme in elektrischen Strom um und sind zentrale Bestandteile von Industrieprozessen, in denen aus Abwärme Strom gewonnen werden kann. Außerdem dienen sie zur Kühlung von elektronischen Bauteilen, wie zum Beispiel in Smartphones oder in der Autoelektronik.
Das bisherige Problem dabei: Sie enthalten nicht nur teure Elemente, sondern auch giftige, wie beispielsweise Blei und Tellur, da diese den höchsten Wirkungsgrad aufweisen. Deshalb ist die Forschung zum synthetischen Kupfermineral so wichtig, da es hauptsächlich aus ungiftigen, in der Erdkruste vorkommenden Elementen besteht.
Material bleibt bis 400 Grad Celsius stabil
Die Strukturveränderung gelang den Forschenden, indem sie lediglich einen kleinen Anteil des Mangans durch Kupfer ersetzten. Dadurch bildeten sich komplexe Mikrostrukturen, welche die Grundlage für den Transport von Elektronen und Wärme sind.
Laut Guilmeau bleibt das Material bis 400 Grad Celsius stabil, womit es im üblichen Abwärme-Temperaturbereich vieler Industrieanlagen bliebe. Er ist davon überzeugt, dass günstigere und ungiftige Materialien auf der Grundlage dieser Entdeckungen entwickelt werden können. Damit könnten dann die problematischen Materialien ersetzt werden.
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