Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARIS

Novi materiali za pretvorbo energije: oksidni polprevodni termoelektriki

Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
2.04.01  Tehnika  Materiali  Anorganski nekovinski materiali 

Koda Veda Področje
T150  Tehnološke vede  Tehnologija materialov 

Koda Veda Področje
2.05  Tehniške in tehnološke vede  Materiali 
Ključne besede
Pretvorba energije, termoelektriki, oksidni polprevodniki, perovskiti, toplotna prevodnost, fononsko steklo
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (22)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  31721  Edin Ahmetović  Elektronske komponente in tehnologije  Raziskovalec  2013 - 2014 
2.  15644  dr. Vid Bobnar  Fizika  Raziskovalec  2011 - 2014  362 
3.  25839  dr. Urban Došler  Materiali  Raziskovalec  2011 - 2012  57 
4.  32147  dr. Andreja Eršte  Fizika  Raziskovalec  2013  69 
5.  26081  dr. Jana Ferčič  Materiali  Raziskovalec  2011 - 2012  61 
6.  25788  dr. Boštjan Genorio  Materiali  Raziskovalec  2011 - 2014  318 
7.  23571  dr. Asja Grafy  Kemija  Raziskovalec  2011 - 2014  44 
8.  19169  dr. Boštjan Jančar  Kemijsko inženirstvo  Raziskovalec  2011 - 2014  306 
9.  21587  mag. Jože Katanec  Konstruiranje  Raziskovalec  2012 - 2014  39 
10.  29627  Bojan Kralj  Proizvodne tehnologije in sistemi  Raziskovalec  2013 - 2014 
11.  10124  dr. Zdravko Kutnjak  Fizika  Raziskovalec  2011 - 2014  767 
12.  26153  dr. Manca Logar  Materiali  Raziskovalec  2011 - 2014  75 
13.  27734  dr. Peter Mrak  Proizvodne tehnologije in sistemi  Raziskovalec  2011  39 
14.  32160  dr. Nikola Novak  Fizika  Raziskovalec  2011 - 2013  129 
15.  19931  dr. Boštjan Pečnik  Konstruiranje  Raziskovalec  2011  21 
16.  01859  dr. Radovan Stane Pejovnik  Materiali  Raziskovalec  2011 - 2014  529 
17.  29540  dr. Brigita Rožič  Fizika  Mladi raziskovalec  2011  290 
18.  24273  dr. Matjaž Spreitzer  Materiali  Raziskovalec  2011 - 2014  352 
19.  08012  dr. Danilo Suvorov  Materiali  Vodja  2011 - 2014  1.050 
20.  33426  dr. Andreja Šestan  Tehnika  Raziskovalec  2011 - 2013  77 
21.  25379  Damjan Vengust  Fizika  Tehnični sodelavec  2013 - 2014  216 
22.  07527  dr. Boštjan Zalar  Fizika  Raziskovalec  2011 - 2014  318 
Organizacije (3)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  0103  Univerza v Ljubljani, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo  Ljubljana  1626990  23.325 
2.  0106  Institut "Jožef Stefan"  Ljubljana  5051606000  90.046 
3.  1446  GORENJE gospodinjski aparati, d.o.o.  Velenje  5163676000  1.066 
Povzetek
V okviru projekta bomo raziskovali oksidne termoelektrične materiale, ki bi lahko v prihodnosti predstavljali učinkovito rešitev za pridobivanje elektrike iz odvečne toplote. Dandanes poznani najučinkovitejši termoelektrični materiali so bili razviti na osnovi zlitin, kot so teluridi, ki vsebujejo škodljive elemente in so pri povišanih temperaturah v atmosferskih pogojih podvrženi razpadu. V zadnjem desetletju pa so pokazali, da nekateri polprevodni oksidi izkazujejo obetajoče termoelektrične lastnosti. Uporaba oksidnih materialov namesto zlitin bi povečala stabilnost materialov v termoelektričnih pretvornikih, in tako omogočila izrabo odpadne toplote pri višjih temperaturah. Raziskovalno področje termoelektrikov je relativno novo, ter tako predstavlja možnost tako znanstvenih kot tudi tehnoloških raziskav.   Raziskave v okviru projekta bodo razdeljene v tri dele, ki bodo vključevali procesno optimizacijo poznanih termoelektričnih oksidov, raziskave novih oksidnih termoelektrikov in izdelavo prototipnih modulov iz oksidnih materialov.   V prvem delu bomo študirali korelacije med kristalno kemijo in procesnimi pogoji ter mikrostrukturo in dobljenimi termoelektričnimi lastnostmi, ki so do danes v literaturi slabo opisane. Predvsem se bomo osredotočili na kobaltate, kot so NaxCo2O4, in dopiran ZnO, ki so najboljši poznani oksidni termoelektriki tipa p in n.   Drugi del projekta bo namenjen razvoju novih oksidnih termoelektrikov s poudarkom na študiju fizikalnega ozadja izmerjenih lastnosti, kot so termomoč Seebeck-ovega koeficienta, električna prevodnost, termična prevodnost in difuzija toplote, s ciljem načrtovanja materialov z lastnostmi podobnimi fononskemu steklu-elektronskemu kristalu.   V okviru tretjega dela nameravamo iz novo razvitih termoelektričnih oksidov sestaviti prototipne termoelektrične module. Osredotočili se bomo predvsem na kar največje znižanje kontaktne upornosti med termoelementi in elektrodami z uporabo nanotehnološkega pristopa in-situ sinteze prevodnega materiala.
Pomen za razvoj znanosti
Raziskave v zadnjih dveh desetletjih so pokazale , da so materiali s plastno kristalno strukturo glede na kombinacijo električnih in toplotnih transportnih lastnosti najprimernješi kandidati za razvoj novih termoelektrikov. Nekateri tipi plastnih struktur namreč izkazujejo nizkodimenzionalno ujetost elektronov kar povzroči povečanje termonapetosti in prevodnosti materiala. Plastnost omogoča tudi učinkovitejše sipanje elektronov. Za izkoriščanje teh lastnosti plastnih struktur je potrebno polikristalinične materiale teksturirati za kar se največkrat uporablja metode kot so vroče stiskanje in sintranje z električnimi pulzi, ki pa so z industrijskega stališča velikokrat ekonomsko neupravičeni. Projektna skupina je nedvoumno pokazala, da je možno na osnovi koherentno zraščenih struktur s konvencionalnim sintranjem pripraviti materiale z visoko stopnjo teksturiranosti, kar je iz ekonomskega stališča izredno pomembno pri nadaljnjem razvoju področja. Nadalje je projektna skupina z uporabo atomsko ločljivostne mikroskopije in teoretičnih izračunov razkrila do sedaj še neopisane strukturne anomalije med plastmi plastnih kobaltatov. Ugotovitve odpirajo nove možnosti za zniževanje toplotne prevodnosti materialov in s tem nove pristope k načrtovanju termoelektrikov.
Pomen za razvoj Slovenije
Raziskave termoelektričnih materialov sodijo v sklop prizadevanj za trajnostno in ekološko sprejemljivo rešitev energetskega problema. Področje se v zadnjih letih hitro razvija, kar dokazuje vse večje število publikacij in vpetost vse večjega števila raziskovalnih skupin. Projektna skupina je z začetkom raziskav termoelektričnih materialov v Sloveniji odprla novo raziskovalno področje, ki bo v prihodnosti prispevalo k uveljavljanju in prepoznavnosti države v svetu. Nadalje razvoj novih termoelektričnih materialov pomeni možnost povečanja učinkovitosti novih in obstoječih sistemov za pretvorbo energije z lastnim znanjem.
Najpomembnejši znanstveni rezultati Letno poročilo 2011, 2012, 2013, zaključno poročilo, celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati Letno poročilo 2012, 2013, zaključno poročilo, celotno poročilo na dLib.si
Zgodovina ogledov
Priljubljeno