Thermostromgenerator

Ein T. besteht aus einer Reihe von Kohleplatten die mit zwei verschiedenen Metall-Legierungen (NiCu/NiCr) an den Enden der Platten beschichtet sind. Die beschichteten Flächen bilden ein grossflächiges Thermoelement.

Die Kohleplatten dienen als Elemententräger und sind gleich Stomleiter zwischen den Elementenfädchen. Mehrere Elemente in Reihe verbunden ergeben eine Thermosäule. Eine typische Eigenschaft des Thermoelementes ist die hohe Stromdichte definiert in Ampere/mm2. Eine Seite wird erhitzt, die andere gekühlt, so entsteht in Verbindung mit einem Verbraucher im Stromkreis ein sehr hoher elektrischer Strom mit niedriger Gleichspannung.

Die wirksame Stromdichte (ca. 1 Ampere/mm2) ist proportional der im Einschmelzprozess entstandenen Fläche der intrakristallinen Struktur
zwischen den zwei verschiedenen Legierungen, diese ist um ein Vielfaches grösser als die physikalische Fläche. Durch die wellenartig formierte
Oberfläche vergrössert sich die Kontaktfläche zwischen den beiden Metall-Legierungen zusätzlich.

Ein Thermoelement mit einer Kontaktflaeche von 500 cm2 und 8000 C ergibt 0,06 Volt(EMK) und hat bei einer Leistungsanpassung (Ri=Ra) in Verbindung mit einem Verbraucher (Widerstand) im Stromkreislauf: 25000 Ampere x 0,03 = 750 Watt.

Mehrere hunderte Thermoelemente in Reihe geschaltet ergeben eine hohe elektrische Leistung. Der geschätzte Wirkungsgrad liegt bei mehr als 10 Prozent und ist sehr abhängig von der
Temperaturdifferenz zwischen den gegenüber (oben-unten) plazierten Elementen, der Zusammensetzung der Legierungen und den Gesamtinnenwiderstand
der Thermosäule.

Für die Erwärmung des unteren Teils der Thermosäulen im Brennraum sind alle flüssigen und gasförmigen Brennstoffe geeignet,
insbesondere empfehlenswert ist die Verwendung von flüssigem Wasserstoff, der aus Sonnenenergie gewonnen werden kann. Durch das Kühlsystem des thermischen Generators fliesst der noch flüssige Wasserstoff im Wärmetauscher bis zum Brennraum, dadurch wird die Kühlung im oberen Teil des Generators effektiver genutzt.

Thermostromgeneratoren sind in jeder Grösse
herstellbar, sind lautlos, keinem Verschleiss ausgesetzt und haben keine nennenswerten beweglichen Teile. Die praktische Anwendung thermoelektrischer Generatoren als Elektroantrieb für Fahrzeuge aller Art ist mit dieser
innovativen Technologie überhaupt erst möglich.

Einen wichtigen Stellenwert hat ein neuartiger am Generator integrierter Niederspannung/
Hochstrom-Mehrphasen-Stromwandler (DC/AC) unkonventioneller Bauart (nicht zum Patent angemeldet), der den Gleichstrom, z.B. 100.000 Ampere bei 50 Volt, mit vernachlässigbar geringen Verlusten in Wechselstrom umwandelt. Der
Stromwandler unterbricht periodisch und umgepolt den Stromfluss mit konstanter oder variabler Frequenz in Intervallen von Millisekunden.

Der entstandene Wechselstrom steht in Verbindung mit der Primärwicklung eines Transformators. In der Sekundärspule erzeugt das wechselnde Magnetfeld
durch Induktion eine vorgegebene hohe Wechselspannung. Der Stromwandler, eine Neuentwicklung in der Elektrotechnik eignet sich hervorragend für den immens hohen Gleichstrom der Thermoelemente, aber auch für jede andere
Gleichstromquelle.

Als Miniaturkonstruktion für genormte Elektronik-Platinenraster ist der Anwendungsbereich sehr vielfältig. Gute Perspektiven haben Thermostromgeneratoren als stationäre Blockkraftwerke,insbesondere ist aber auch der umweltfreundliche Einsatz im Schiffbau möglich. Nahezu unbegrenzt ist die Funktionsdauer eines Thermostromgenerators wenn die vorgegebenen Temperaturgrenzwerte eingehalten werden.

Die Erforschung intermolekularer thermovoltaischer Prozesse mit geeigneten Legierungen und die Weiterentwicklung in Bezug auf grossdimensionierte
Elemente eröffnen neue Wege auf der Suche nach leistungsfähigeren Thermoelementen.

Autor: KATALYSE Institut

Posted in Chemie & Prozesse, Energie, T, T - Z.