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Energy harvesting near room temperature using a thermomagnetic generator with a pretzel-like magnetic flux topology

  • To date, there are very few technologies available for the conversion of low-temperature waste heat into electricity. Thermomagnetic generators are one approach proposed more than a century ago. Such devices are based on a cyclic change of magnetization with temperature. This switches a magnetic flux and, according to Faraday’s law, induces a voltage. Here we demonstrate that guiding the magnetic flux with an appropriate topology of the magnetic circuit improves the performance of thermomagnetic generators by orders of magnitude. Through a combination of experiments and simulations, we show that a pretzel-like topology results in a sign reversal of the magnetic flux. This avoids the drawbacks of previous designs, namely, magnetic stray fields, hysteresis and complex geometries of the thermomagnetic material. Our demonstrator, which is based on magnetocaloric plates, illustrates that this solid-state energy conversion technology presents a key step towards becoming competitive withTo date, there are very few technologies available for the conversion of low-temperature waste heat into electricity. Thermomagnetic generators are one approach proposed more than a century ago. Such devices are based on a cyclic change of magnetization with temperature. This switches a magnetic flux and, according to Faraday’s law, induces a voltage. Here we demonstrate that guiding the magnetic flux with an appropriate topology of the magnetic circuit improves the performance of thermomagnetic generators by orders of magnitude. Through a combination of experiments and simulations, we show that a pretzel-like topology results in a sign reversal of the magnetic flux. This avoids the drawbacks of previous designs, namely, magnetic stray fields, hysteresis and complex geometries of the thermomagnetic material. Our demonstrator, which is based on magnetocaloric plates, illustrates that this solid-state energy conversion technology presents a key step towards becoming competitive with thermoelectrics for energy harvesting near room temperature.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Anja Waske, D. Dzekan, K. Sellschopp, D., Berger, A. Stork, K. Nielsch, S. Fähler
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Nature Energy
Jahr der Erstveröffentlichung:2019
Organisationseinheit der BAM:8 Zerstörungsfreie Prüfung
8 Zerstörungsfreie Prüfung / 8.0 Abteilungsleitung und andere
Verlag:Nature
Jahrgang/Band:4
Erste Seite:68
Letzte Seite:74
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Angewandte Physik
Freie Schlagwörter:Energy harvesting; Thermomagnetic generator
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Energie
DOI:10.1038/s41560-018-0306-x
ISSN:2058-7546
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:04.02.2019
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:04.02.2019
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