Hocheffektive oxidische Thermoelektrika mit niederdimensionalen Leitungsphänomenen - Präparation und anwendungsnahe Charakterisierung von Calcium- und Natriumcobaltat

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Der Anwendungserfolg der thermoelektrischen Energieumwandlung, die in den vergangenen Jahren auf einer immer breiteren Basis von Materialklassen und speziellen Effekten des Ladungs- und Wärmetransports vorangetrieben wurde, wird durch die noch immer zu geringen Wirkungsgrade sowie die Kompliziertheit der Materialpräparation eingeschränkt. Oxidische Verbindungen sind durch sehr erfolgreiche japanische Arbeiten der jüngsten Vergangenheit in den Blickpunkt der thermoelektrischen Werkstoffentwicklung im maßgeblichen Temperaturbereich für die terrestrische Anwendung der Thermogeneratorik und Hochtemperatursensorik gerückt. Wirkungsgrade im Bereich der besten bisher bekannten Substanzen sind realisierbar. Die technische Umsetzung wird darüber hinaus durch geringe Materialkosten und einfache pulvertechnische Herstellung stimuliert. Die hervorragenden Funktionseigenschaften werden durch eine immanente Schichtstruktur bewirkt, die das Prinzip niederdimensional leitender Systeme auf kristalliner Ebene realisiert. Defizite bestehen bislang in einer korngrenzenarmen Präparation, in der Bestimmung des nutzbaren Temperaturbereiches, der langzeitlichen Funktionsstabilität sowie einer stabilen niederohmigen Kontaktierung. Ziel des Vorhabens ist es, Na- und Ca-Cobaltate für den Einsatz bis 800°C mit hoher therrnoelektrischer Effektivität und langzeitstabilen Funktionseigenschaften zu präparieren, ihre temperaturabhängigen Eigenschaften prozessgesteuert zu variieren und auf dieser Basis den maximalen Wirkungsgrad inhomogener Thermoelemente quantitativ zu bestimmen.