Peltier-Elemente im Einsatz:
Peltier-Elemente sind thermoelektrische Elemente (TE), die wie eine Wärmepumpe arbeiten.
Damit kann man Kühlen und Heizen. Diese Wirkung beruht auf einem Vorgang, bei dem Gleichstrom durch ein thermoelektrisches Element fließt und dazu führt, dass Wärme von einer Seite des Elements zur anderen Seite transportiert wird. Das Ergebnis ist, dass eine Seite kalt und die gegenüberliegende Seite warm wird. Der Temperaturunterschied kann bis zu annähernd 100 °C betragen. Nachdem der deutsche Physiker Thomas Johann Seebeck (1770 – 1831) im Jahre 1821 die Thermoelektrizität entdeckte und damit die heute bekannte Temperaturmessung mit Thermoelementen ermöglichte, entdeckte der französische Physiker Jean Peltier (1785 – 1845) im Jahre 1834 die Umkehrung dieses Thermoelektrischen Effektes.
Verbindet man zwei Drähte aus unterschiedlich elektrisch leitenden Materialien jeweils an beiden Enden und eine dieser Verbindungsstellen hat eine andere Temperatur als die andere, dann entsteht dazwischen eine Spannungsdifferenz. Dieser Effekt (n. Seebeck) wird zur Temperaturmessung genutzt. Legt man aber eine Spannung an, fließt ein Strom, der Wärme von der einen Verbindungsstelle zur anderen transportiert. Die eine Verbindung wird kalt und die andere Verbindung wird warm. Dieser Wärmetransport wird durch den Elektronenfluss hervorgerufen. Diese Elemente nach dem Peltier-Effekt sind thermoelektrische Elemente. Für die Peltier-Elemente sind Materialien günstig, die eine hohe elektrische Leitfähigkeit und eine niedrige Leitfähigkeit für Wärme haben. Da die meisten elektrischen Leiter auch eine hohe Wärmeleitfähigkeit haben, wählt man dotierte Halbleiter, um einen guten Wirkungsgrad zu erreichen. Als Halbleitermaterial wird Bismuth-Tellurid (Bi2Te3), Antimon-Tellurid (Sb2Te3), Bismuth-Selenid (Bi2Se3) und andere eingesetzt. In n-Halbleitern wird die Wärme entgegengesetzt zum Stromfluss und in p-Halbleitern in gleicher Stromrichtung transportiert.
Welche besonderen Vorteile erreicht man mit dem Einsatz von Peltier–Elementen:
- ökologische Reinlichkeit und Sicherheit, wegen des Fehlens von irgendwelchen Gasen und Kühlflüssigkeiten.
- Nur geringe Geräusche (vergleichbar mit dem Lüftergeräusch eines PCs).
- Kühlen oder Heizen einfach durch Umpolen des Gleichstromes.
- praktisch unbegrenzte Möglichkeiten im Einsatz, durch Modulbauweise.
- Betrieb in allen Lagen, sogar unabhängig von der Erdanziehung und Schwerelosigkeit.
- Erzeugung von elektrischer Energie direkt aus Wärme (Power Generator).
