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Simulation of Thermoelectric Generator Modules for Energy Harvesting in Cryo-fuel Applications

Stiewe, Christian und Helmich, Matthias und Salamon, Soma und Müller, Eckhard (2026) Simulation of Thermoelectric Generator Modules for Energy Harvesting in Cryo-fuel Applications. European Conference on Thermoelectrics, 2026-09-13 - 2026-09-18, Edinburgh, Schottland. (nicht veröffentlicht)

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
7MB

Kurzfassung

Thermoelectric (TE) generators are an option for waste heat recovery in a large diversity of applications, such as automotive, aerospace and industrial processes with high energy throughput. The rapid deployment of cryogenic fuels (liquid H2, LNG) in road and rail transport creates a new source of low‑temperature waste heat at the fuel‑evaporator. Harvesting this heat with thermoelectric generators (TEGs) offers a compact, solid‑state solution for auxiliary power, but the extreme temperature asymmetry (cold side = ‑190 °C to ‑80 °C, hot side = 0 °C to 500 °C) demands a dedicated module design. We present a comprehensive 1D simulation of single-stage and segmented TE modules comprising Bi2Te3, Skutterudites and Mg based alloys. The model uses measured temperature-dependent material properties, geometries of the single pellets and TE module with variation of the filling factor and considers electrical and thermal contact resistances. The boundary conditions of an experimental setup for TE module testing at cryogenic temperatures have been used as input parameters. The experimental results of module characterisation were used for the validation of the 1D model. Performance maps of modules with variation of hot and cold side temperatures were calculated and the influence of geometries and aspect-ratios have been investigated under the consideration of contact resistances. Finally the choice of different module substrates is discussed. The simulation framework enables rapid design‑for‑TEG optimisation, guiding material selection, stack segmentation, and geometrical limitations for TE modules.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/228581/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:Simulation of Thermoelectric Generator Modules for Energy Harvesting in Cryo-fuel Applications
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Stiewe, ChristianChristian.Stiewe (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1895-9258NICHT SPEZIFIZIERT
Helmich, MatthiasMatthias.Helmich (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0668-0177NICHT SPEZIFIZIERT
Salamon, Somasoma.salamon (at) uni-due.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Müller, EckhardEckhard.Mueller (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9499-9473NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:August 2026
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:nicht veröffentlicht
Stichwörter:thermoelectric, waste heat recovery, cryo-fuel, module simulation
Veranstaltungstitel:European Conference on Thermoelectrics
Veranstaltungsort:Edinburgh, Schottland
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:13 September 2026
Veranstaltungsende:18 September 2026
Veranstalter :European Thermoelectric Society
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Verkehr
HGF - Programmthema:Straßenverkehr
DLR - Schwerpunkt:Verkehr
DLR - Forschungsgebiet:V ST Straßenverkehr
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):V - LHRT
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Future Fuels
Institut für Frontier Materials auf der Erde und im Weltraum > Funktions- und Korrosionsschutzsysteme
Hinterlegt von: Stiewe, Dr.rer.nat Christian
Hinterlegt am:04 Nov 2026 10:38
Letzte Änderung:04 Nov 2026 10:38

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