Mikroenergiewandlung / Mikroverbrennung
Motivation
- Energieversorgung von mobilen elektronischen sowie elektromechanischen Gebrauchsgegenständen (z.B. Laptop, Roboter usw.)
- Bereitstellung von hohen Energiedichten für portable elektrische Verbraucher (zum Vergleich: Lithium-Ionen Akku 0,6 MJ/kg; Methanol 19,9 MJ/kg)
- Umweltfreundliche Alternative zu gängigen Batterien und Akkus, die oft toxische Bestandteile beinhalten
Grundkonzept
- Verdampfung eines flüssigen Brennstoffes (z.B. Methanol) in einem Verdampfer
- Chemische Umsetzung des Brennstoffes in einer Brennkammer
- Direkte Wandlung der thermischen Energie in elektrische durch einen thermoelektrischen Generator (Seebeck-Effekt)
Funktionsweise des Mikroenergiewandlers
Das im Brennstofftank gespeicherte flüssige Methanol wird zunächst verdampft, mit Luft gemischt und anschließend verbrannt. Die dabei frei werdende Wärmeenergie wird dem thermoelektrischen Generator auf der heißen Seite zugeführt. Ein Teil dieser Wärmeenergie wird direkt in elektrischen Strom umgewandelt. Um einen möglichst hohen Wirkungsgrad bei der thermisch/elektrischen Energiewandlung zu erzielen, wird die kalte Seite des thermoelektrischen Generators durch den Verdampfer gekühlt.
Schematischer Aufbau der Mikrobrennkammer mit Darstellung der Fluid- und Wärmeströme. 1) Brennstoff/Luftgemisch Zufuhr, 2) Erwärmung des Brennstoff/Luftgemisches, 3) Verbrennungszone mit katalytisch unterstützter Verbrennung, 4) Brennzonen umströmendes Abgas, 5) Heizblock/Isolierung, 6) Thermoelektrischer Generator, 7) Mikroverdampfer.
Innovation
- Verzicht auf bewegliche Teile
- Kombination von Mikroverdampfer, Mikrobrennkammer und thermoelektrischem Generator führt zu einem optimalen thermodynamischen Design bezüglich der thermoelektrischen Energiewandlung
Mikrobrennkammer / Mikroverbrennung
- Optimiertes Wärmemanagement führt zu einem zielgerichteten Wärmestromführung für eine bestmögliche thermoelektrische Energiewandlung
- Katalytisch unterstützte Verbrennung führt zu einem stabilen und vollständigen Verbrennungsprozess
Weitere Informationen / Veröffentlichungen
- Entwicklung und Integration einer Mikrobrennkammer in einen Mikroenergiewandler
- Investigation of a Micro Combustion Chamber for a Thermoelectric Energy Converter
- Akku leer – bald nicht mehr?!
- Experimental and Numerical Research of a Micro Energy Converter