Glossar
Spezifischer elektrischer Widerstand
Der spezifische elektrische Widerstand oder der elektrische Widerstand ist eine fundamentale Materialeigenschaft, die quantifiziert, wie stark ein bestimmtes Material dem Fluss des elektrischen Stroms entgegenwirkt.
Eine kleiner spezifischer elektrischer Widerstand weist auf ein Material hin, das den Fluss von elektrischem Strom ohne weiteres zulässt. Die SI-Einheit des spezifischen elektrischen Widerstands ist Ohm-Meter (Ω⋅m). Der reziproke Wert des spezifischen elektrischen Widerstands wird als elektrische Leitfähigkeit bezeichnet. Sie ist ein Maß dafür, wie gut ein Material den elektrischen Strom leitet.
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ZT-Wert
Die Effizienz von thermoelektrischen Materialien/Geräten wird durch den ZT-Wert charakterisiert:
ZT = S² s l-1 T
mit
S – Seebeck-Koeffizient
s – elektrische Leitfähigkeit
T – Temperatur.
Die Effizienz steigt mit dem ZT-Wert an. Es gib keine theoretische Obergrenze von ZT. Wenn der ZT-Wert gegen unendlich geht, nähert sich der thermoelektrische Wirkungsgrad der Carnot-Grenze. Kein thermoelektrisches Material weist jedoch einen ZT>3 (Stand: 2018) auf. Je größer die Effizienz, desto größer ist die elektrische Energie, die durch Nutzung von Abwärme erzeugt werden kann (z.B. mit thermoelektrischen Generatoren bei Kraftwerken oder bei der Erzeugung von thermischer Solarenergie).
Das Ziel der Materialforscher ist es, ein thermoelektrisches Material mit höchstmöglichem Seebeck-Koeffizienten, höchstmöglicher elektrischer Leitfähigkeit und gleichzeitig möglichst geringer Wärmeleitfähigkeit zu finden. Dies stellt eine große Herausforderung dar, da die elektrische und thermische Leitfähigkeit eine Proportionalität aufweisen.
Mit den NETZSCH-LFA-Systemen und der SBA 458 Nemesis®® können alle Eigenschaften, die zur Charakterisierung von thermoelektrischen Materialien benötigt werden, gemessen werden.