Device and Method for Converting Thermal Energy into Electrical Energy

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This invention describes a device and method for converting thermal energy (heat) into electrical energy. It uses a special material placed between two electrical contacts; this material contains defects at the atomic or molecular level. When a temperature gradient is applied across the material (one side hot, one side cold), these defects move, generating an electric field and allowing stored electrical energy to be extracted from the material.

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

• Waste heat recovery systems in industrial plants
• Power generation in automotive or aerospace engines from excess heat
• Thermal energy harvesting in consumer electronics
• Remote sensing or space applications where temperature differences are available
• Micro-scale power sources for IoT or MEMS devices

BenefitsContent extracted from patent full text and abstract with AI.

• Enables conversion of unused heat into useful electrical energy, improving efficiency
• Can be used in a wide range of environments where temperature differences exist
• Potential for compact, solid-state energy conversion devices with no moving parts
• May reduce reliance on traditional batteries or power sources in some applications
• Could lower energy costs and improve sustainability by utilizing waste heat

Technical Classifications (CPCs)

Inventors & Applicants

Patent Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (20, 21, 46, 47, 48) und ein Verfahren zur Umwandlung von thermischer Energie in elektrische Energie, wobei die Vorrichtung (20) zumindest eine Anordnung (19, 39, 41, 42) umfasst, die zumindest enthält – ein erstes elektrisch leitfähiges Kontaktelement (31), – ein zweites elektrisch leitfähiges Kontaktelement (32), – ein zwischen den beiden elektrischen Kontaktelementen (31, 32) befindliches Material (4), – einen ersten thermischen Energieträger (1) mit hoher Temperatur Th, – einen zweiten thermischen Energieträger (2) mit vorgegebener niedriger Temperatur Tt, wobei der erste thermische Energieträger (1) zumindest in Verbindung mit dem ersten elektrisch leitfähigen Kontaktelement (31) und der zweite thermische Energieträger (2) zumindest in Verbindung mit dem zweiten elektrisch leitfähigen Kontaktelement (32) stehen. Dabei ist als Material (4) ein Material mit ionischem oder zumindest kovalentem Bindungscharakter eingesetzt ist, wobei das Material (4) innerhalb seines Volumens (22) mindestens eine Art von Defektspezies (12, 13) aufweist, wobei durch einen eingestellten Temperaturgradienten ΔT, ggf. um eine Temperatur (11) mit Tc eines existierenden Defektlöslichkeits-Phasensprungs (3), zwischen einer hohen Temperatur Th im ersten thermischen Energieträger (1) und einer vorgegebenen niedrigen Temperatur Tt im zweiten thermischen Energieträger (2) eine Umlagerung der Defektspezies im Volumen (6, 7) vorhanden ist, wobei ein erster Teil (6) des Volumens (22) des Materials (4) eine hohe Temperatur Th, ggf. oberhalb der Temperatur (11) Tc des Defektlöslichkeits-Phasensprungs (3), und ein zweiter Teil (7) des Volumens (22) des Materials (4) eine niedrige Temperatur Tt, ggf. unterhalb der Temperatur (11) Tc des Defektlöslichkeits-Phasensprunges (3), aufweisen, so dass mittels des Temperaturgradienten ΔT eine Umlagerung der vorhandenen Defektspezies (12, 13) und ggf. ein Dipolmoment erreicht wird, wobei nach Beendigung der Umlagerung infolge des Aufhebens des eingestellten Temperaturgradienten ΔT eine Rückdiffusion der Defektspezies (12, 13), bedingt durch den aufgebauten Konzentrationsgradienten und ggf. ein aufgebautes elektrisches Feld, und somit eine elektromotorische Kraft zur Abnahme von gespeicherter elektrischer Energie aus dem Material (4) vorhanden ist.