Wer bisher mit thermoelektrischen Generatoren Wärme in Strom umwandeln wollte, hatte bislang ein Problem. Für die Herstellung dieser Generatoren wird das Halbmetall Tellur verwendet, das zu den seltensten Elementen der Erde zählt.

Dieses Problem wollen nun Forscher aus deutschen, chinesischen und US-amerikanischen Instituten und Universitäten gelöst haben. Ihre Untersuchungen hätten gezeigt, dass Magnesium-basierte Bauelemente genauso effizient seien wie Tellur. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie jüngst im Fachmagazin "Nature Communications".

Abwärme wieder nutzbar machen

"Alternativen zu Tellur zu finden, ist sehr wichtig für die Anwendbarkeit der Thermoelektronik", lässt sich Gabi Schierning, Professorin von der Universität Bielefeld zitieren. Die Physikerin erforscht thermoelektische Materialien und Bauelemente und war Teil der Forschungsgruppe.

Die Technologie könnte eingesetzt werden, um Abwärme zum Teil wieder nutzbar zu machen. Als mögliche Abnehmer gelten Unternehmen in den Bereichen Gebäude- und Temperiertechnik sowie in der Eisen- und Stahlindustrie, aber auch klassische Energieversorger.

Ausstoß von Treibhausgasen verringern

"Bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe geht ein großer Teil der erzeugten Energie als Abwärme verloren", führt Schierning aus. "Indem aus der Abwärme wieder Elektrizität generiert wird, ließe sich zum Beispiel der Ausstoß von Treibhausgasen verringern."

Abwärme habe meistens Temperaturen bis etwa 250 Grad Celsius. Module aus Tellur-basierten Materialien wandelten in diesem Bereich effizient Wärme in Strom um.

Suche nach günstigeren Materialien

"Das Ziel ist, Materialien zu finden, die ähnlich effizient sind, aber häufiger in der Erdkruste vorkommen und damit kostengünstiger sind", erklärt Schierning.

Also verwendeten die Wissenschaftler für ihre Studie chemische Verbindungen, die auf den Elementen Magnesium und Antimon basieren. "Dass solche Verbindungen geeignete Materialien für die Thermoelektronik sind, war schon einige Zeit bekannt", sagt Schierning. "Bisher konnte aber nicht gezeigt werden, dass sich aus ihnen auch funktionierende thermoelektrische Bauelemente herstellen lassen." Das sei nun gelungen. (ab)