Method and Device for Converting Thermal Energy into Electrical Energy

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This invention describes a method and device for converting thermal energy into electrical energy using a special metal-insulator-metal stack, which incorporates a dielectric material that can temporarily become a pyroelectric material by applying a voltage. By alternating connections to heat sources and sinks, the system induces polarization changes in the material, thereby generating an electric current that can be harvested.

Use CasesContent extracted from patent full text and abstract with AI.

• Waste heat recovery in industrial settings to generate electricity
• Harvesting environmental or solar thermal energy for powering sensors or small devices
• Thermal energy conversion in consumer electronics for improved energy efficiency
• Integration into hybrid energy systems to supplement power generation

BenefitsContent extracted from patent full text and abstract with AI.

• Efficient conversion of thermal energy into electrical energy
• Enables electricity generation from low-grade or fluctuating heat sources
• Can be miniaturized or integrated into existing systems
• Reduces waste by utilizing otherwise lost heat
• Environmentally friendly by potentially reducing reliance on fossil-fuel electricity

Technical Classifications (CPCs)

Inventors & Applicants

Patent Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (1) zur Umwandlung von thermischer Energie in elektrische Energie in einem Stromkreis (20) mit Spannungsquelle (6) und Verbrauchseinrichtung (7), aufweisend folgende Schritte – Beschichten mindestens eines isolierenden dielektrischen Materials (3) mit einer kristallinen und eine Defektkonzentration aufweisenden Struktur mit metallischen Elektroden (4, 5) zur Ausbildung mindestens eines Metall-Isolator-Metall-Stapels (43), wobei der Metall-Isolator-Metall-Stapel (43) zu dem Stromkreis (20) mit Spannungsquelle (6) und Verbrauchseinrichtung (7) gehört, – Anlegen/Schalten einer Spannung UPE aus der Spannungsquelle (6) zur Erniedrigung der Kristallsymmetrie durch Ausbildung eines Defektkonzentrationsgradienten im isolierenden dielektrischen Material (3), wobei das isolierende dielektrische Material (3) zu einem schaltbaren pyroelektrischen Material wird, und damit – Erzeugen von pyroelektrischen Phasen im isolierenden dielektrischen Material (3), die eine Polarisation im Material (3) erzeugen, – Ankoppeln von Wärmeströmen hoher Temperatur TH und Wärmeströmen niedriger Temperatur TL als eingebrachte thermische Energie im vorgegeben Wechsel mittels eines Wärmeübertragers (8) an die erzeugten pyroelektrischen Phasen, wobei der Metall-Isolator-Metall-Stapel (43), die Spannungsquelle (6), die Verbrauchseinrichtung (7) und der thermisch ankoppelbare Wärmeübertrager (8) einen schaltbaren pyroelektrischen Wandler (2) bilden, und – Abgreifen eines elektrischen Stromes als elektrische Energie aus dem Stromkreis (20) nach dem wechselseitigen thermischen Ankoppeln der Wärmeströme als Folge einer Polarisationsänderung der vorher erzeugten pyroelektrischen Phasen.