In der vorliegenden Diplomarbeit wurden die thermoelektrischen Eigenschaften verschiedener polykristalliner Typ-I-Clathrate untersucht.<br />Diese Arbeit war Teil eines Projekts des FP6 NoE Complex Metallic Alloys (CMA). Alle Clathrate wurden am Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden hergestellt, im Rahmen dieser Arbeit bezüglich der thermoelektrischen Eigenschaften charakterisiert und am CMTR-ICMPE in Thiais in einen Testgenerator eingebaut.<br />Die Proben lassen sich in vier Gruppen einteilen: zwei Probengruppen des BaGaGe-Systems, welche sich durch das verwendete Herstellungsverfahren unterscheiden, sowie Proben des EuGaGe- und des BaNiGe-Systems.<br />Es wurden der spezifische elektrische Widerstand und der Seebeckkoeffizient zwischen 4 und 575 K und die thermische Leitfähigkeit zwischen 4.5 und 480 K bestimmt. Daraus wurde die dimensionslose thermoelektrische Leistungskennzahl ZT berechnet, die ein Maß für die thermoelektrische Leistungsfähigkeit eines Materials darstellt.<br />Mit Ausnahme einer Probe des BaNiGe-Systems waren alle Materialien n-Typ-Leiter. Aus den Messergebnissen konnten Informationen über den Einfluss der nominellen Zusammensetzung und des Herstellungsverfahrens auf die tatsächliche Zusammensetzung, die Mikrostruktur und die physikalischen Eigenschaften der Clathrate gewonnen werden. Im Speziellen konnte eine systematische Änderung der physikalischen Eigenschaften mit variierendem Nickelgehalt festgestellt werden.<br />Die mechanisch stabilsten Clathrate wurden jeweils mit einem p-Typ-Skutterudit in einen Testgenerator eingebaut. Die mit Hilfe des Generators gemessenen Leistungsdichten wurden berechneten Leistungsdichten gegenübergestellt, die aus den Messergebnissen dieser Arbeit ermittelt wurden.
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In the presented diploma thesis the thermoelectric properties of different polycrystalline type-I clathrates were investigated within the FP6 NoE Complex Metallic Alloys (CMA). All materials were synthesized at the Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids in Dresden, investigated for their thermoelectric performance at TU Vienna (this work) and used in a thermoelectric demonstrator at CMTR-ICMPE in Thiais.<br />The investigated samples can be classified into four groups. Two groups consist of samples of the BaGaGe-system prepared by two different methods, the others are samples of the BaNiGe- and the EuGaGe-system.<br />The electrical resistivity and Seebeck coefficient of these samples were measured in the temperature range of 4 to 575 K, the thermal conductivity was determined between 4.5 and 480 K. These properties enter the expression for the dimesionless thermoelectric figure-of-merit ZT, which characterizes a material's efficiency concerning thermoelectric power generation or cooling.<br />Except for one sample of the BaNiGe-system, all investigated clathrates were n-type materials. The influence of the starting composition and of different preparation methods on the material's final composition, microstructure, and physical properties was derived. In particular, a systematic evolution of the physical properties of BaNiGe-clathrates with varying Ni-content was observed. The mechanically most stable samples were included in a generator in combination with a p-type skutterudite. The resulting experimental power densities were compared to power densities that were calculated on the basis of the measured data from this work.
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Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers Zsfassung in engl. Sprache
