Skalbar Nanomaterial och lösning bearbetningsbar TEG
- Diarienummer
- EM11-0002
- Start- och slutdatum
- 120101-161231
- Beviljat belopp
- 15 660 486 kr
- Förvaltande organisation
- KTH - Royal Institute of Technology
- Forskningsområde
- Materialvetenskap och materialteknologier
Summary
Bulk termoelektriska (TE) material har strävan efter mer än 40 år att åtgärda den ZT = 1 barriär, väsentligen utan framgång. Nyheten i detta förslag ligger fokus på skalbara TE nanomaterial som kan lösning-bearbetats till TE-enheter. Vi föreslår helt nya metoder, i kombination med avancerad och kreativ materialutveckling, för skalbara och lösning-bearbetningsbar TEG. Deras stora fördel blir skalbarhet och låga kostnader - två viktiga parametrar för omedelbar applikationer. Vår vision är att funktionalisera det stora området i värmeväxlare med TEG att omvandla spillvärme (5-50 C) till elektricitet. Våra insatser är inriktade på huvudinriktning områden som har valts ut grund av deras potential (lösning processbarhet), och eftersom varje erbjuder en möjlighet att utnyttja unika, state-of-the art, svenska kompetens. Specifikt kommer detta projekt att inriktas på i) Oorganiska nanostrukturerade TE som bearbetats av lösning eller från aerosol fasen för mellanliggande temperaturtillämpningar (200-500 C) med ZT> 1,5. ii) organiska och organiska-oorganiska hybrid TE material för låg temperatur temperatur värmeåtervinning (<200C) med ZT> 0,7. iii) standardiserad verktygslåda för TE egenskaper validering. iv) TEG simulering och testning som ett benchmark att utvärdera material. Projektet är indelat i tre arbetspaket som omfattar alla aspekter av denna huvudstrategi, från syntes av TE nanomaterial till deras egenskaper, samt Komponentframställning.
Populärvetenskaplig beskrivning
Thermoelectric materials are solid state materials that can perform direct interconversion between heat and electricity. When there is a temperature gradient they can generate electrical energy, while when a potential is applied across the material local cooling or heating can be attained. Bulk thermoelectric (TE) materials have been striving for more than 40 years to overcome the limited efficiency figure of merit around 1, essentially without success. The novelty in this proposal is the focus on scalable TE nanomaterials that can be solution-processed into TE devices. We propose fundamentally new approaches, combined with advanced and creative materials development, for scalable and solution-processable TEGs. Their great advantage will be scalability and low cost – two critical parameters for immediate applications. Our vision is to functionalize the large area of heat exchangers using TEGs to convert waste heat (50-500 C) into electricity. Our efforts are centered on thrust areas that have been selected because of their potential (solution processability), and because each offers an opportunity to leverage unique, state-of-the art, Swedish competence. Specifically, this project will focus on i)"Inorganic nanostructured TE materials processed from solution or from the aerosol phase for intermediate temperature applications (200-500 C) with ZT > 1.5. ii)"Organic and organic-inorganic hybrid TE materials for low temperature waste heat recovery T (< 200C) with ZT > 0.7. iii)"Standardized toolbox for TE properties validation. iv)"TEG simulation and testing as a benchmark to evaluate materials. The project is divided into three main workpackages that include all aspects of this main strategy, from the synthesis of TE nanomaterials to their characterization, and device fabrication.