AT13407U1

AT13407U1 - Voltage modulated thermoelectric generator

Info

Publication number: AT13407U1
Application number: ATGM8031/2013U
Authority: AT
Inventors: Hassan Anour
Original assignee: Hassan Anour
Priority date: 2010-10-22
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2013-12-15
Also published as: AT510632A1

Abstract

Spannungsmodullierter Thermo Elektrischer Generator mit einer Wärmeaufnahmekomponente bestehend aus zwei wärmeleitenden Abdeck-Leichtmetall- oder Keramikplatten, in welche sandwich-förmig die flachkontaktierten Thermo-Elementzellen aus leitenden /halbleitenden Materialien mit verschiedenen Spannungsreihen integriert sind. Die Wärmeeinfuhr wird über die Abdeckplatten direkt kontaktierend oder direkt durch Wärmeträger zugeführt. Die Verbindungskomponenten bestehen aus dem gleichen Material wie die Thermozellen jedoch ohne zusätzliche Wärmeaufnahme. Die Wärmesenke ist baugleich mit der Wärmeaufnahme und besteht aus den Abdeckplatten und dem gleichen Material wie die Thermozellen in serieller- oder paralleler Schaltung. Gleichzeitig wird für Einzelzellen die Wärme abgeführt. Der Spannungsmodulator regelt den thermischen Anlauf im Generator und hält die Spannung konstant in Abhängigkeit von Temperaturniveau der Wärmequelle und der Temperaturdifferenz gegenüber der Wärmeabfuhr.Voltage-Modulated Thermo Electric generator with a heat-absorbing component consisting of two heat-conducting covering light metal or ceramic plates, in which the flat-contacted thermo-element cells of conductive / semiconducting materials with different voltage series are sandwiched. The heat input is contacted directly via the cover plates or directly through heat transfer medium. The connection components are made of the same material as the thermal cells but without additional heat absorption. The heat sink is identical to the heat absorption and consists of the cover plates and the same material as the thermal cells in serial or parallel circuit. At the same time, heat is dissipated for single cells. The voltage modulator regulates the thermal start-up in the generator and keeps the voltage constant as a function of the temperature level of the heat source and the temperature difference with respect to the heat dissipation.

Description

österreichisches Patentamt AT 13 407 Ul 2013-12-15 1 Titel der Erfindung: [0001] Spannungsmodulierter Thermo Elektrischer Generator mit Wärmeaufnahme - Wärmegefälle - Wärmesenke 2 Zusammenfassung: [0002] Bei der Erfindung handelt es sich um einen spannungsmodulierten Thermo Elektrischer Generator mit signifikanter Räumlicher Trennung von Wärmeaufnahme - Wärmegefälle - Wärmesenke nach Thomas Johann Seebeck (veröffentlicht 1823), der es erlaubt jegliche Wärmezufuhr in einem thermischen Band von 30'C bis 1200^ mit jeglicher Wärmesenke zu kombinieren und aus den daraus resultierenden Temperaturdifferenzen höchst effizient elektrische Leistung zu erbringen. 3 Beschreibungseinleitung [0003] Wir beziehen uns mit dieser Erfindung auf das technische Gebiet der erneuerbaren / alternativen Energiegewinnung in Form von nutzbarer elektrischer Leistung.Austrian Patent Office AT 13 407 Ul 2013-12-15 1 Title of the Invention: Voltage Modulated Thermo Electric Generator with Heat Absorption - Heat Slope - Heat Sink 2 Summary: [0002] The invention is a voltage modulated thermal electric generator with significant spatiality Separation of heat absorption - heat gradient - heat sink according to Thomas Johann Seebeck (published 1823), which allows to combine any heat input in a thermal band of 30'C to 1200 ^ with any heat sink and provide highly efficient electrical power from the resulting temperature differences. 3 Introduction This invention relates to the technical field of renewable / alternative energy production in the form of useful electrical power.

[0004] Die Erfindung betrifft einen neuartigen spannungsmodulierten Thermo Elektrischer Generator mit signifikanter räumlicher Trennung von Wärmeaufnahme - Wärmegefälle - Wärmesenke nach Seebeck Effekt mit flachkontaktierten Leiter/Halbleiter-Thermozellen, basierend auf dem von uns neu entwickelten Verfahren, wobei die Hauptkomponenten Wärmeaufnahme -Wärmegefälle -Wärmesenke voneinander räumlich getrennt sind und es im Bereich Wärmegefälle zu keine zusätzlichen Wärmeaufnahme kommt.The invention relates to a novel voltage-modulated thermal electric generator with significant spatial separation of heat absorption - heat gradient - heat sink according to Seebeck effect with flachkontaktierten conductor / semiconductor thermal cells, based on the newly developed by us process, the main components heat absorption -Wärmegefälle -Wärmesenke are spatially separated from each other and there is no additional heat absorption in the area of thermal gradient.

[0005] Das Einsatzgebiet der Erfindung (ein und derselbe Generator) erstreckt sich zur Energiegewinnung über jegliche Wärmezufuhr von 30^0 bis 1200^0 direkt kontaktierend oder indirekt durch Wärmeträger, wie Abwärme, jegliche Abgaswärme, Abwärme von Verbrennungsmotoren, industrielle Abwärme, Haus- und Haushaltsabwärme, Fernwärme, Automotive, Marine, Kraftwerksabwärme, geothermischer Wärme, Solarthermie. Als Wärmeabführung kann natürliche Konvektion oder/und Luftkühlung sowie Flüssigkeitskühlung verwendet werden.The field of application of the invention (one and the same generator) extends to energy via any heat input from 30 ^ 0 to 1200 ^ 0 directly contacting or indirectly by heat transfer, such as waste heat, any exhaust heat, waste heat from internal combustion engines, industrial waste heat, domestic and household waste heat, district heating, automotive, marine, power plant waste heat, geothermal heat, solar thermal energy. As heat dissipation natural convection and / or air cooling and liquid cooling can be used.

[0006] Abkürzungen: [0007] TEG = Thermo Elektrischer Generator 4 Stand der Technik: [0008] Im Jahre 1823 gab es weder Halbleiter, noch die Grundlagen für Halbleitertechnologie. Johann Thomas Seebeck hat in seinen Versuchen mit Leitermetallen gearbeitet und seinen Effekt bewiesen.Abbreviations: [0007] TEG = Thermo Electric Generator 4 Prior Art: [0008] In 1823, there were neither semiconductors nor the fundamentals of semiconductor technology. Johann Thomas Seebeck has worked in his experiments with ladder metals and proved its effect.

[0009] Fast alle aktuell auf dem Markt befindlichen Thermo Elektrischen Generatoren basieren auf Halbleitertechnologie, n-dotierte und p-dotierte Zellen, mit einem geringfügigen Wirkungsgrad. Erschwerend für den elektrischen Output kommt bei diesen gerade angesprochenen TEGs die hohe Temperaturempfindlichkeit hinzu wie auch die Abhängigkeit von den Materialeigenschaften und deren Zerfallsprozessen nicht zuletzt im Hinblick auf die thermische Zyklenfestigkeit.Almost all currently on the market thermoelectric generators based on semiconductor technology, n-doped and p-doped cells, with a low efficiency. A further complicating factor for the electrical output is the high temperature sensitivity of these TEGs, as well as the dependence on the material properties and their decay processes, not least with regard to thermal cycle stability.

[0010] Ebenfalls zu einschränkenden Effekten bei den bestehenden Leiter- und auch Halbleiter TEGs muss hinzugerechnet werden, dass die Wärmeaufnahmequelle und die Wärmesenke an ein- und derselben Kontaktstelle eingebunden werden müssen eben ohne signifikante räumliche Trennung, wie auch dass bei Halbleiter TEGs lediglich Temperaturdifferenzen von 70°K bis zu einer maximalen Wärmequelle von 200 °C - 250 °C verwertbar sind.Also to limiting effects in existing conductors and semiconductor TEGs must be added that the heat input and the heat sink must be integrated at one and the same contact point just without significant spatial separation, as well as that in semiconductor TEGs only temperature differences of 70 ° K up to a maximum heat source of 200 ° C - 250 ° C are usable.

[0011] Aus den ursächlichen Materialeigenschaften der nicht-räumlichen Trennung von Wärmeaufnahme und Wärmesenke resultierend stellen Elektrostrom- und Wärmestromsynchronisation für bestehende TEGs ein Problem dar, weswegen es die Notwendigkeit gibt z.B. durch Tunneling und andere komplizierten Maßnahmen diese beiden Ströme von einander zu tren- 1 /10 österreichisches Patentamt AT 13 407 Ul 2013-12-15 nen, was eigentlich nicht im Einklang mit dem ursprünglich veröffentlichten Seebeck Effekt steht.Resulting from the causative material properties of the non-spatial separation of heat input and heat sink, electric current and heat flow synchronization pose a problem for existing TEGs, therefore there is a need for e.g. tunneling and other complicated measures to separate these two streams, which is not in line with the Seebeck effect originally published.

[0012] Darüber hinaus ist durch die nicht-räumliche Trennung von Wärmeaufnahme und Wärmesenke ist die Elektronenstreuung unkontrollierbar hoch, was wiederum die Spannungsausbeute massiv negativ beeinflusst und damit den Wirkungsgrad niedrig hält.In addition, the non-spatial separation of heat and heat sink, the electron scattering is uncontrollably high, which in turn massively negative impact on the voltage yield and thus keeps the efficiency low.

[0013] Pro 40 °K Temperaturunterschied kann der Halbleiter Thermo Generator lediglich ca. 1% der im Wärmestrom enthaltenen Energie in elektrische Energie umformen. Darüber hinaus wird dem Generatoreffekt durch die Joulsche Wärme und auch die Wärmeleitung gegen gearbeitet und somit die Leistungsfähigkeit vermindert. Der Ausfall eines einzigen Halbleiterelementes (z.B. durch Feuchtigkeitsschlag, Hochtemperatur, Materialzersetzung, etc..) bedeutet automatisch den Ausfall des gesamten Generators. Eine Elektronen-Streuung ist unvermeidlich.Per 40 ° K temperature difference, the semiconductor thermal generator can transform only about 1% of the energy contained in the heat flow into electrical energy. In addition, the generator effect is worked by the Joule heat and also the heat conduction against and thus reduces the performance. The failure of a single semiconductor element (e.g., by moisture shock, high temperature, material degradation, etc.) automatically means the failure of the entire generator. Electron scattering is inevitable.

[0014] Thermo Elektrische Generatoren basieren auf leitenden Materialien (Metalle) und haben bis dato kaum Chance auf technischen oder kommerziellen Erfolg - lediglich in der Hochtemperaturmessung (Thermo-Elemente) oder in der Raumfahrt.Thermoelectric generators based on conductive materials (metals) and have until now little chance of technical or commercial success - only in the high-temperature measurement (thermo-elements) or in space travel.

[0015] Grund dafür ist wohl, dass pro Kontaktstelle lediglich geringfügige 0,002 - 0,005 Volt Spannung produziert werden können - in Abhängigkeit von der Kontaktfläche in mm2 sowie der Temperaturdifferenz AT. 5 Aufgabe der Erfindung: [0016] Mit Hilfe des spannungsmodulierten Thermo Elektrischen Generators mit signifikanter räumlicher Trennung der Hauptkomponenten Wärmeaufnahme - Wärmegefälle - Wärmesenke werden die allgemein bestehenden Probleme in der Energiegewinnung aus Temperaturdifferenzen nach Seebeck Effekt überwunden - die Probleme sind hauptsächlich: [0017] *) Elektronenzerstreuung [0018] *) Elektronen-und Wärmestromsynchronisation [0019] *) Thermodiffusion [0020] *) Joulscher Effekt [0021] *) Wärmeleitung [0022] *) Begrenzung der Einsatzgebiete aufgrund geringer Temperaturbeständigkeit gegenReason for this is probably that only 0.002 - 0.005 volts voltage can be produced per contact point - depending on the contact area in mm2 and the temperature difference AT. 5 Object of the invention: With the help of the voltage-modulated thermal electric generator with significant spatial separation of the main components heat absorption - heat gradient - heat sink, the generally existing problems in energy production from temperature differences according to Seebeck effect are overcome - the problems are mainly: [0017] ) Electron scattering *) electron and heat flow synchronization *) thermal diffusion *) Joule effect *) heat conduction [0022] *) limitation of the applications due to low temperature resistance against

Hitze über 200°CHeat over 200 ° C

[0023] *) Ausfallsanfälligkeit durch Serienschaltung [0024] *) Beschränkung der Lebensdauer durch Zyklenbelastung [0025] *) niedriger Wirkungsgrad [0026] *) geringe Leistung im Verhältnis zur eingesetzten Energie [0027] Grundsätzlich ist es die Aufgabe der Erfindung nicht nur diese Probleme zu lösen, sondern den Wirkungsgrad zu erhöhen, die Bandbreite der Anwendungsmöglichkeiten zu erweitern und vor allem ein nutzbares und passables Spannungs- und Leistungsniveau zu erreichen. 6 Lösung der gestellten Aufgabe: [0028] Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass eine Trennung der Wärmeaufnahme von der Wärmesenke durch ein Temperaturgefälle ermöglicht wird, welches eine signifikante räumliche Trennung der beiden Temperaturseiten darstellt. Gleichzeitig ermöglicht dieser Aufbau ein höheres Temperaturniveau wie auch höhere Temperaturdifferenzen und eine Synchronisation von Elektronen- und Wärmestrom in gleicher Richtung.*) Susceptibility to failure by series connection *) limitation of the service life by cycle load *) low efficiency *) low power in relation to the energy used Basically, the object of the invention is not only this To solve problems, but to increase the efficiency, to expand the range of applications and above all to achieve a usable and passable voltage and performance level. 6 Solution to the stated object: The invention achieves the stated object in that a separation of the heat absorption from the heat sink is made possible by a temperature gradient, which represents a significant spatial separation of the two temperature sides. At the same time, this structure allows a higher temperature level as well as higher temperature differences and a synchronization of electron and heat flow in the same direction.

[0029] Unter gleichen Bedingungen wie beim bisherigen Stand der Technik betreffend Temperaturniveau und Temperaturdifferenz wird die erzeugte Zellenspannung im spannungsmodulier- 2/10 österreichisches Patentamt AT 13 407 Ul 2013-12-15 ten Thermo Elektrischen Generator mit signifikanter räumlicher Trennung der Hauptkomponenten Wärmeaufnahme - Wärmegefälle - Wärmesenke im Vergleich zur bis dato bekannten Zellenspannung deutlich erhöht und ermöglicht somit ein breitgefächertes nutzbares Spannungsund Leistungsniveau.Under the same conditions as in the prior art concerning temperature level and temperature difference, the generated cell voltage in the voltage modulated thermo electric generator with significant spatial separation of the main components heat absorption - thermal gradient - Heat sink significantly increased compared to the previously known cell voltage and thus allows a wide range of usable voltage and power level.

[0030] Gleichzeitig werden Elektronenstreuung und Rückfluss der Elektronen sowie die daraus resultierende Thermodiffusion unterbunden. Durch kontrollierte Modulation wird das gewünschte Spannungs- und Leistungsniveau erreicht.At the same time electron scattering and reflux of the electrons and the resulting thermal diffusion are suppressed. Controlled modulation achieves the desired level of voltage and performance.

[0031] Mit Hilfe des spannungsmodulierten Thermo Elektrischen Generators mit signifikanter räumlicher Trennung der Hauptkomponenten Wärmeaufnahme - Wärmegefälle - Wärmesenke werden die allgemein bestehenden Probleme in der Energiegewinnung aus Temperaturdifferenzen nach Seebeck Effekt überwunden - die aktuellen Probleme der bestehen Leiter- und Halbleiter TEGs werden durch unsere Erfindung in der Form verbessert: [0032] *) Elektronenzerstreuung zu kontrollieren und unterbinden [0033] *) Elektrostrom- und Wärmestromsynchronisation in gleicher Flussrichtung [0034] *) keine Begrenzung der Einsatzgebiete aufgrund geringer Temperaturbeständigkeit [0035] *) keinerlei Ausfallsanfälligkeit [0036] *) Verbesserung des derzeitigen niedrigen Wirkungsgrades [0037] Schlussendlich ist anzumerken, dass die für alle im Stand der Technik befindlichen TEGs notwendige Trennung von Elektronen- und Wärmestrom für unseren spannungsmodulierten Thermo Elektrischen Generator mit Trennung der Hauptkomponenten Wärmeaufnahme -Wärmegefälle - Wärmesenke nicht zielführend und sogar kontraproduktiv ist, da die durch die thermische Energieaufnahme kinetisch aufgeladenen Elektronen aus Ihrem äußeren Valenzband gelöst werden und sich mit einem Teil der aufgenommenen thermischen Ladung entlang des Wärmegefälles zur Wärmesenke hin beschleunigen um dann erst dort die Wärme abzugeben. Somit sind Wärme- und Elektronenstrom in die gleiche Flussrichtung eine zwingende Notwendigkeit getreu Seebeck Effekt, wo dann in der Wärmesenke die Wärme abgegeben wird und gleichzeitig eine hohe Ausbeute an elektrischer Leistung gewonnen werden kann. Also ist die Zusammenführung von Elektronen- und Wärmestrom in die gleiche Richtung äußerst vorteilhaft für die Ernte der gewonnenen elektrischen Leistung. Damit wird nicht nur dem eigentlichen Seebeck Effekt entsprochen sondern es sind auch die Hauptsätze der Thermodynamik erfüllt.With the help of the voltage modulated thermal electric generator with significant spatial separation of the main components heat absorption - heat gradient - heat sink, the generally existing problems in energy production from temperature differences are overcome by Seebeck effect - the current problems of existing conductor and semiconductor TEGs are by our invention in the form improved: *) Electron scattering to control and prevent *) Electric current and heat flow synchronization in the same flow direction [0034] *) no limitation of the applications due to low temperature resistance *) no failure susceptibility [0036] Finally, it should be noted that the separation of electron and heat flow necessary for all the prior art TEGs for our voltage modulated thermal electric generator with separation of the main co Heat dissipation - heat gradient - heat sink is not expedient and even counterproductive, as the kinetically charged electrons are released from their outer valence band and accelerate with a part of the absorbed thermal charge along the heat gradient towards the heat sink and only then heat there leave. Thus, heat and electron flow in the same direction of flow are an imperative need for the Seebeck effect, where heat is dissipated in the heat sink and at the same time a high yield of electrical power can be obtained. So bringing together electron and heat flow in the same direction is extremely beneficial for harvesting the electrical power gained. This is not only the actual Seebeck effect met but it are the main theorems of thermodynamics met.

[0038] Durch den Elektronen-Rückfluss des Verbrauchers wird eine gegenläufige Elektronendiffusion unterbunden und der durch die Wärme energetisierte Elektronenfluss über das Wärmegefälle zur Wärmesenke hin zusätzlich richtig orientiert. 7 Effekte der Erfindung: [0039] Durch die Erfindung des spannungsmodulierten Thermo Elektrischen Generators mit signifikanter räumlicher Trennung der Hauptkomponenten Wärmeaufnahme - Wärmegefälle -Wärmesenke wird [0040] *) die nutzbare Spannung erhöht [0041] *) eine leichtere Anpassung der umweltfreundlichen Energiegewinnung an alle Wärme quellen, auch mit höherem Temperaturniveau, ermöglicht [0042] *) ein höheres AT ermöglicht [0043] Gleichzeitig werden die gemeinhin auftretenden negativen Effekte wie Joulscher Effekt, Wärmeleitung, Elektronenstreuung minimalisiert, bzw. unterbunden.By the electron backflow of the consumer, a counter-rotating electron diffusion is suppressed and the energized by the heat of the electron flow through the heat gradient to the heat sink out in addition properly oriented. 7 Effects of the invention: By the invention of the voltage-modulated thermal electric generator with significant spatial separation of the main components heat absorption - heat gradient - heat sink, the usable voltage is increased. [0041] *) an easier adaptation of environmentally friendly energy production to all Heat sources, even with a higher temperature level, allows *) a higher AT allows [0043] At the same time the commonly occurring negative effects such as Joulscher effect, heat conduction, electron scattering are minimized, or prevented.

[0044] Somit kann bei freier Wahl der Wärmequelle ohne Sorge vor Überhitzung des Generators eine Gewinnung von elektrischer Energie aus Wärme jeglicher Art ermöglicht werden. Mögliche Wärmequellen sind alle Arten von Abwärmeanlagen, geothermische Wärme und Solarthermie. 3/10 österreichisches Patentamt AT13 407U1 2013-12-15 8 Aufzählung und Kurzbeschreibung der Zeichnungsfiguren: [0045] FIG 1 zeigt schematisch den Funktionsablauf eines spannungsmodulierten ThermoThus, with a free choice of the heat source without concern overheating of the generator recovery of electrical energy from heat of any kind are possible. Possible sources of heat are all types of waste heat plants, geothermal heat and solar thermal energy. 3/10 Austrian Patent Office AT13 407U1 2013-12-15 8 List and brief description of the drawing figures: [0045] FIG. 1 shows schematically the functional sequence of a voltage-modulated thermo

Elektrischen Generators mit signifikanter räumlicher Trennung von Wärmeaufnahme - Wärmegefälle -Wärmesenke.Electric generator with significant spatial separation of heat absorption - heat gradient - heat sink.

[0046] FIG 2 zeigt in einer schematischen Darstellung die Anordnung der flachkontaktierten2 shows a schematic representation of the arrangement of the flat-contacted

Thermo-Elemente im spannungsmodulierten Thermo Elektrischer Generator mit signifikanter räumlicher Trennung von Wärmeaufnahme - Wärmegefälle - Wärmesenke.Thermo-elements in the voltage-modulated thermo Electric generator with significant spatial separation of heat absorption - heat gradient - heat sink.

[0047] FIG 3 zeigt schematische die Darstellung der Thermospannung und Elektronenbewe gung nach Seebeck und die Änderung durch den Einsatz des spannungsmodulierten Thermo Elektrischen Generators mit signifikanter räumlicher Trennung von Wärmeaufnahme - Wärmegefälle - Wärmesenke 9 Figurenbeschreibung: [0048] FIG 1 - Figur 1: Schema des Funktionsablaufes eines spannungsmodulierten Thermo Elektrischer Generator mit signifikanter räumlicher Trennung von Wärmeaufnahme - Wärmegefälle - Wärmesenke [0049] FIG 1 zeigt schematisch den Funktionsablauf eines eines spannungsmodulierten Thermo Elektrischer Generator mit signifikanter Räumlicher Trennung von Wärmeaufnahme - Wärmegefälle - Wärmesenke, bestehend aus vier Hauptkomponenten in folgender Reihenfolge: Wärmeaufnahme [2]: Die Wärmeaufnahmekomponente besteht aus zwei wärmeleitenden Ab-deck-Leichtmetall- oder Keramikplatten, in welche sandwich-förmig die flachkontaktierten Ther-mo-Elementzellen aus leitenden/halbleitenden Materialien mit verschiedenen Spannungsreihen integriert sind. Die Wärmeeinfuhr [1] wird über die Leichtmetallplatten oder Keramik direkt oder indirekt zugeführt.FIG 3 shows a schematic representation of the thermoelectric voltage and Elektronenbewe movement to Seebeck and the change by the use of voltage-modulated thermal electric generator with significant spatial separation of heat absorption - heat gradient - heat sink 9 Figure Description: FIG 1 - Figure 1: Scheme FIG. 1 shows schematically the functional sequence of a voltage-modulated thermal electric generator with significant spatial separation of heat absorption - heat gradient - heat sink, consisting of four main components in the following sequence : Heat absorption [2]: The heat absorption component consists of two heat-conducting ab deck light metal or ceramic plates, in which the flat-contacted Ther-mo element cells of conductive / semiconducting Ma materials are integrated with different voltage series. The heat input [1] is fed directly or indirectly via the light metal plates or ceramics.

[0050] Wärmegefälle [3]: ist die Verbindungskomponente zwischen Wärmeaufnahme [2] und Wärmeabgabe [4] und besteht aus dem gleichen Material wie die Thermozellen. Die Hauptaufgabe besteht darin den aufgrund des thermischen Gefälles entstandenen Elektronenfluss von Wärme zu Kälte ohne weitere Erwärmung zu gewährleisten. Bildlich betrachtet ist die Situation der Temperaturdifferenz AT ähnlich einer Abfahrtsstrecke mit starkem Gefälle, aufgrund dessen die Ladungsträger, die Elektronen, eine hohe Geschwindigkeitssteigerung erfahren, das Ergebnis ist eine daraus resultierende unweigerliche Leistungssteigerung.Thermal gradient [3]: is the connecting component between heat absorption [2] and heat dissipation [4] and consists of the same material as the thermal cells. The main task is to ensure the resulting from the thermal gradient electron flow from heat to cold without further heating. Figuratively speaking, the situation of the temperature difference AT is similar to a downhill course with a steep gradient, as a result of which the charge carriers, the electrons, experience a high speed increase, the result is a consequent inevitable increase in output.

[0051] Wärmesenke [4]: Die Aufbauweise ist identisch mit [2], jedoch wird in jeder einzelnen Zelle gemäß Seebeck-Effekt Wärme abgeführt - je nach Spannungs-/Leistungsniveau-Bedarf ist eine serielle oder parallele Schaltung möglich. Ein höchst unwahrscheinlicher Einzelzellenausfall kann ohne weiteres durch Einsatz einer Überbrückungsdiode ausgeglichen werden.Heat sink [4]: The structure is identical to [2], but heat is dissipated in each cell according to Seebeck effect - depending on the voltage / power level requirement, a serial or parallel circuit is possible. A highly unlikely single cell failure can be readily compensated for by the use of a bypass diode.

[0052] Spannungsmodulator [6]: Der Spannungsmodulator regelt den thermischen Anlauf im Generator und hält die Spannung konstant in Abhängigkeit von Temperaturniveau der Wärmequelle [1] und der Temperaturdifferenz gegenüber der Wärmeabfuhr [5] und synchronisiert den Elektronenstrom mit dem Wärmestrom in die gleiche Richtung, gleichzeitig wird der Elektronenstreuungseffekt vermindert oder sogar unterbunden.Voltage modulator [6]: The voltage modulator controls the thermal startup in the generator and keeps the voltage constant as a function of temperature level of the heat source [1] and the temperature difference from the heat dissipation [5] and synchronizes the electron flow with the heat flow in the same direction At the same time, the electron scattering effect is reduced or even suppressed.

[7] ist eine symbolische Darstellung der Verbraucher, wie Batterien, Last, etc.[7] is a symbolic representation of consumers, such as batteries, load, etc.

[0053] FIG 2 - Figur 2: schematische Darstellung der Anordnung der flachkontaktierten Thermo-Elemente im spannungsmodulierten Thermo Elektrischen Generator mit signifikanter Räumlicher Trennung von Wärmeaufnahme - Wärmegefälle - Wärmesenke mit den Hauptkomponenten: Wärmeaufnahme [1], Wärmegefälle [2], Wärmesenke [3] [0054] FIG 3 - Figur 3: schematische Darstellung der Thermospannung und Elektronenbewegung in Bezug auf Seebeck-Effekt sowie die daraus resultierende Leistungssteigerung im spannungsmodulierten spannungsmodulierten Thermo Elektrischen Generator mit signifikanter räumlicher Trennung von Wärmeaufnahme - Wärmegefälle - Wärmesenke in Abhängigkeit von 4/10 österreichisches Patentamt AT 13 407 Ul 2013-12-152 shows a schematic representation of the arrangement of the flat-contacted thermo-elements in the voltage-modulated thermal electric generator with significant spatial separation of heat absorption - heat gradient - heat sink with the main components: heat absorption [1], heat gradient [2], heat sink [3 ] Figure 3: Figure 3: schematic representation of the thermoelectric voltage and electron motion in relation to Seebeck effect and the resulting increase in power in the voltage-modulated voltage-modulated thermal electric generator with significant spatial separation of heat absorption - heat gradient - heat sink as a function of 4/10 Austrian Patent Office AT 13 407 Ul 2013-12-15

Temperaturniveau und Temperaturdifferenz.Temperature level and temperature difference.

[1] - [3] stellen schematisch den bekannten Seebeck-Effekt dar.[1] - [3] represent schematically the well-known Seebeck effect.

[0055] Durch den Einsatz des spannungsmodulierten Thermo Elektrischen Generators mit signifikanter räumlicher Trennung von Wärmeaufnahme - Wärmegefälle - Wärmesenke aus FIG 3 werden die Elektronenstreuung und die gegenwirkenden Elektronen verhindert respektive minimalisiert. Die Elektronen werden Kräfte addierend [4][5] mit dem Wärmefluss synchronisiert. 5/10By using the voltage-modulated thermal electric generator with significant spatial separation of heat absorption - heat gradient - heat sink of FIG 3, the electron scattering and the counteracting electrons are prevented or minimized. The electrons are added to synchronize forces [4] [5] with the heat flux. 5.10

Claims

Austrian Patent Office Claims Claim 1

Claim 2

Claim 3

Claim 4 AT 13 407 U1 2013-12-15 characterized in that it is based on four main components HEAT RECORDING, HEAT FAULTS, HEAT SINK and VOLTAGE MODULATOR in accordance with Seebeck effect thermal energy directly into usable electrical To transform energy. First component heat absorption: The heat absorption component consists of two heat-conducting covering light metal or ceramic plates, in which sandwich-shaped flat-contacted thermo-element cells of conductive / semiconducting materials with different voltage series are integrated. The heat input is supplied via the cover plates directly contacting or indirectly by heat transfer. Second component heat gradient: The connection components are made of the same material as the thermal cells but without additional heat absorption. Third component heat sink: This is identical to the heat absorption and consists of the cover plates and the same material as the thermal cells in serial or parallel circuit. At the same time, heat is dissipated for single cells. Fourth component Voltage modulator: This regulates the thermal start-up in the generator and keeps the voltage constant as a function of the temperature level of the heat source and the temperature difference with respect to the heat dissipation. a voltage modulated thermal electric generator with heat dissipation heat gradient - heat sink characterized in that it can be used equally well for low temperature heat and high temperature heat sources. a voltage-modulated thermal electric heat generator heat dissipation heat sink according to claim 1 and claim 2, characterized in that this for any heat such as waste heat, such as any exhaust heat, waste heat from internal combustion engines, industrial waste heat, domestic and domestic waste heat, district heating, automotive, marine, Power plant waste heat, geothermal heat, solar thermal energy and radiant heat can be used equally. A voltage-modulated thermal electric generator with heat dissipation heat gradient - heat sink according to claim 1, characterized in that the heat supply side and heat dissipation side need not be united in one unit and are not. They are separated from each other by a heat gradient without further heat absorption. 6/10 AT13 407U1 2013-12-15 Austrian Patent Office claim 5 a voltage-modulated thermal electric generator with heat dissipation heat gradient heat sink according to claim 1, characterized in that by variance in the number of rows depending on the heat source and the freely definable number of thermo-cells can be generated any voltage and power level as needed. Claim 6, a voltage-modulated thermal electric generator with heat dissipation heat gradient - heat sink according to claim 1, characterized in that for heat absorption any heat or waste heat source in the form of radiation, in liquid form, in the exhaust gas, separately or simultaneously used directly or indirectly. Claim 7 a voltage-modulated thermal electric generator with heat dissipation heat gradient - heat sink according to claim 1, characterized in that for the heat sink, any heat dissipation, be it convection, ventilation or liquid cooling can be made separately or together. Claim 8 a voltage-modulated thermal electric generator with heat dissipation warmth gradient - heat sink according to claim 1, characterized in that by the voltage modulation scattering losses are minimized or even prevented by electron scattering claim 9 a voltage-modulated thermal electric generator with heat dissipation - heat gradient - heat sink according to claim 1, characterized that the voltage modulation ensures the directional orientation of thermal current and electron current of the heat absorption over the distance of the heat gradient without further heating to heat dissipation claim 10 a voltage modulated thermal electric generator with heat dissipation heat gradient heat sink according to claim 1 and claim 4, characterized an undercut the co-directional orientation of thermal current and electron flow is not necessary and does not necessarily have to be separated. 3 sheets of drawings 7/10