Recycling und Langzeitstabilität von thermoelektrischen und magnetokalorischen Systemen

Abstract

Nicht nur aufgrund steigender Preise, insbesondere von Selen und Tellur in den letzten Jahren, sondern auch wegen der starken Abhängigkeit von China bei der Förderung von Antimon und Bismut werden geeignete Recyclingverfahren für thermoelektrische Materialien bzw. Module immer mehr an Bedeutung gewinnen. Bisher gibt es weder koordinierte Ansätze für die Rückgewinnung der Elemente aus pre-consumer (Produktionsabfall und Ausschuss beim Herstellungsprozess) noch aus post-consumer (End of-Life Produkte) Materialien. Es ist allerdings bekannt, dass die Gewinnung von Metallen mittels Recyclings (Sekundärmaterialien) energieeffizienter als die Primärförderung ist und zu einer geringeren CO2-Emission führt. Im Rahmen dieses Projektes sollen jedoch nicht nur die Metalle der thermoelektrischen Werkstoffe recycelt werden, sondern thermoelektrische Systeme ganzheitlich betrachtet werden. Das Recycling der keramischen Komponenten und der weiteren enthaltenen Metalle wie Nickel bzw. Kupfer soll nicht außer Acht gelassen werden. In Abbildung 2 ist der schematische Aufbau eines thermoelektrischen Moduls mit Keramikplatten, Schenkeln aus thermoelektrischem Material und elektrischen Kontakten gezeigt. Neben diesen ökonomischen Aspekten gibt es zudem auch ökologische. Bismuttellurid und Bleitellurid sind insbesondere als Stäube bei Inhalation als toxisch eingestuft. Eine separate Entsorgung ist somit notwendig.