Thermoelectric nanomaterials/topological dielectrics for more efficient conversion of heat loss into useful energy (Q3056370)
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Project Q3056370 in Latvia
| Language | Label | Description | Also known as |
|---|---|---|---|
| English | Thermoelectric nanomaterials/topological dielectrics for more efficient conversion of heat loss into useful energy |
Project Q3056370 in Latvia |
Statements
549,330.01 Euro
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646,270.59 Euro
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85.0 percent
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1 March 2017
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29 February 2020
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LATVIJAS UNIVERSITĀTE
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56°57'11.84"N, 24°4'45.73"E
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56°56'12.12"N, 24°5'50.71"E
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1.1.1.Viens no pasaules lielākiem izaicinājumiem ir saimniecisko un industriālo procesu energoefektivitātes paaugstināšana pārvēršot siltuma zudumus elektroenerģijā, ko var veikt, izmantojot termoelektriskas (TE) ierīces. Eksistējošo TE ierīču efektivitāti fundamentāli ierobežo termoelektriskā materiāla īpašības, proti, elektrisko un termisko vadāmību un Sībeka koefficienta kombinācija (TE labums), kas tipiski nepārsniedz 1, bet vairumam TE ierīču ir robežās no 0.3 līdz 0.7. Teorētiski aprēķini parāda ka vislabāko TE materiālu (Bi2Se3, Bi2Te3, Sb2Te3, Bi2Te2Se) nanostrukturēšana (virsmas attiecības pret tilpumu palielināšana) var nozīmīgi - par kārtu - palielināt materiālu TE kvalitātes faktoru. Projekts tiks fokusēts uz nanostrukturēto bismuta halkogenīdu TE pārklājumu, polimēru kompozītmateriālu un TE ierīču prototipu izveidi. Projekts sniegs nozīmīgu ieguldījumu Latvijas viedās specializācijas stratēģijas (RIS3) noteiktā tautsaimniecības transformācijas virziena “Nozares ar nozīmīgu horizontālo ietekmi un ieguldījumu tautsaimniecības transformācijā” attīstībai un atbilst tā 3. un 6. izaugsmes prioritātēm.Projekta atslēgvārdi: termoelektriskie materiāli, bismuta halkogenīdi, nanostruktūras, topoloģiskie dielektriķi, siltuma zudumu pārveide.1.1.2. Viens no pasaules lielākiem izaicinājumiem ir saimniecisko un industriālo procesu ražoto siltuma zudumu pārveide lietderīgā enerģijā to efektivitātes palielināšanai un CO2 izdalīšanas atmosfērā samazināšanai. Viens no perspektīviem šī problēmas risinājumiem ir termoelektrisko (TE) ierīču, īpaši tādu, kuras darbojās tuvu istabas temperatūrai diapazonā (<200oC). Tomēr, faktiskais TE ierīču komerciālo pielietojumu skaits ir joprojām neliels, jo eksistējošo ierīču efektivitāti fundamentāli ierobežo TE materiāla kvalitātes faktors, kas vislabākiem TE materiāliem nepārsniedz 1, bet vairumam komerciālo TE ierīču ir robežās 0.3-0.7. Plašam komerciālam pielietojumam ir ''sim faktoram jāsasniedz vismaz 4-5. Projekta mērķis ir izstrādāt tehnoloģijas labāko tuvu istabas temperatūrasdiapazona TE materiālu kvalitātes faktora paaugstināšanai, izmantojot jaunākos zinātniskos atklājumus, laboratorijas vidē izstrādāt jaunu TE ierīču prototipus, balstoties uz projektā izstrādātām tehnoloģijām. Projekts sekmēs termoelektrikas nozares attīstību, perspektīvā palielinot saimniecisko un industruālo procesu energoefektivitāti nacionālā un globālā mērogā. Projekts ir starpdisciplinārs un atbilst fizikas un ķīmijas dabaszinātņu nozarēm kā arī nanotehnoloģiju un materiālu inženierzinātnēm, un sniegs nozīmīgu ieguldījumu Latvijas viedās specializācijas stratēģijas (RIS3) noteiktā tautsaimniecības transformācijas virziena “Nozares ar nozīmīgu horizontālo ietekmi un ieguldījumu tautsaimniecības transformācijā” attīstībā un atbilst tā 3. un 6. izaugsmes prioritātēm, kā arī sekmēs nacionālās zema oglekļa emisiju līmeņa ekonomiskās attīstības stratēģijas īstenošanu. Projekts tiks realizēts Latvijas Universitātes Ķīmiskās fizikas institūtā sadarbībā ar Rīgas Tehnisko Universitāti 36 mēnešos laika posmā 01.03.2017.-29.02.2020. Projekta paredzēts pētījumu veids: fundamentālie un rūpnieciskie pētījumi. Projekts nav saistīts ar saimniecisko darbību. Saskaņā ar OECD zinātņu nozaru FOS klasifikāciju, projekts atbilst 2.5 un/vai 2.10 zinātnes nozarēm. Galvenās projekta darbības:Fundamentālie pētījumi – efektīvo TE nanostrukturēto materiālu sintēze, to īpašību izpēte; rūpnieciskie pētījumi – siltuma pārveides elektrībā ierīču prototipu izstrāde laboratorijas vidē, balstoties uz fundamentālā pētījuma rezultātiem (TRL4).Galvenie projekta sagaidāmie rezultāti: 5 jauno tehnoloģiju prototipi; 3 izstrādāti laboratorijas vidē TE ierīču prototipi; 8 zinātniskie raksti,1 patenta pieteikums.Projekta plānotās attiecināmās izmaksas ir 646 850,67 EUR, no kura ERAF finansējums 549 823, 07 EUR (85 %), valsts budžeta finansējums 48 513,80 EUR (7,5%), un LU finansējums (tajā skaitā ieguldījums natūrā) 48 513,80 EUR (7,5%). (Latvian)
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1.1.1.One of the world’s greatest challenges is to increase the energy efficiency of economic and industrial processes by converting heat losses into electricity, which can be done using thermoelectric (TE) devices. The efficiency of existing TE devices is fundamentally limited by the properties of the thermoelectric material, i.e. electrical and thermal controlability and the combination of Sibeck coefficient (TE benefit), which typically does not exceed 1, while most TE devices range from 0.3 to 0.7. Theoretical calculations show that nanostructuring of the best TE materials (Bi2Se3, Bi2Te3, Sb2Te3, Bi2Te2Se) (increase of surface-to-volume ratio) can significantly increase the TE quality factor for materials. The project will focus on the development of Nano-structured Bismuth halcogenide TE coatings, polymer composites and TE devices. The project will make a significant contribution to the development of Latvia’s smart specialisation strategy (RIS3) economic transformation direction “A branch with significant horizontal impact and investment in economic transformation” and corresponds to its 3rd and 6th growth priorities. Thermoelectric materials, bismuth halcogenides, nanostructures, topological dielectrics, heat loss conversion.1.1.2. One of the world’s biggest challenges is to transform the heat losses from economic and industrial processes into useful energy to increase their efficiency and reduce CO2 release into the atmosphere. One prospective solution to this problem is thermoelectric (TE) devices, especially those operating close to room temperature (<200 °C). However, the actual number of commercial applications of TE devices remains low, as the efficiency of existing devices is fundamentally limited by the quality factor of the TE material, which does not exceed 1 for the best TE materials, while most commercial TE devices range from 0.3 to 0.7. For large-scale commercial applications, "the factor must be at least 4-5. The aim of the project is to develop technologies for improving the best close to room temperature range TE material quality factor, using the latest scientific findings, to develop prototypes of new TE devices in the laboratory environment based on the technology developed in the project. The project will promote the development of thermoelectricic industry, increasing the energy efficiency of economics and inductive processes on a national and global scale. The project is interdisciplinary and corresponds to the fields of science in physics and chemistry as well as nanotechnologies and materials engineering, and will significantly contribute to the development of the economic transformation direction “Industrials with significant horizontal impact and contribution to economic transformation” set by the Latvian Smart Specialisation Strategy (RIS3) and is in line with its 3rd and 6th growth priorities, as well as will contribute to the implementation of the national low carbon economy development strategy. The project will be implemented at the University of Latvia Institute of Chemical Physics in cooperation with Riga Technical University in 36 months during the period 01.03.2017.-29.02.2020. The type of studies envisaged by the project: Fundamental and industrial research. The project does not involve any economic activity. According to the OECD FOS classification, the project meets 2.5 and/or 2.10 fields of science. Main project activities:Fundamental research – synthesis of effective TE Nano-structured materials, research of their properties; Industrial research – development of prototype devices for heat conversion into electricity in a laboratory environment based on fundamental research results (TRL4).The main expected results of the project: 5 prototypes for new technologies; 3 Prototyping of TE devices developed in the laboratory environment; 8 scientific articles,1 patent application The estimated eligible costs of the project are EUR 646850,67, from which ERDF funding EUR 549823.07 (85 %), state budget funding EUR 48513.80 (7.5 %), and LU funding (including contribution in kind) EUR 48513.80 (7.5 %). (English)
15 July 2021
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1.1.1.L’un des plus grands défis au monde est d’accroître l’efficacité énergétique des processus économiques et industriels en convertissant les pertes de chaleur en électricité, qui peut être réalisée à l’aide de dispositifs thermoélectriques (TE). L’efficacité des dispositifs TE existants est fondamentalement limitée par les propriétés des matériaux thermoélectriques, à savoir la conductivité électrique et thermique et la combinaison du coefficienta de Sibeck (avantage TE), qui ne dépasse généralement pas 1, tandis que la plupart des dispositifs TE vont de 0,3 à 0,7. Les calculs théoriques montrent que les meilleurs matériaux TE (Bi2Se3, Bi2Te3, Sb2Te3, Bi2Te2Se) Nanostructuration (augmentation du rapport surface/volume) peuvent augmenter de manière significative le facteur de qualité TE des matériaux en tant que couche. Le projet se concentrera sur le développement de revêtements nanostructurés de bismuth halogénure TE, de composites polymères et de prototypes de dispositifs TE. Le projet apportera une contribution significative au développement de l’orientation de transformation économique «Industries ayant un impact horizontal significatif et une contribution à la transformation de l’économie» définie par la stratégie lettone de spécialisation intelligente (RIS3) et correspond à ses 3e et 6e priorités de croissance. matériaux thermoélectriques, halogénures de bismuth, nanostructures, diélectriques topologiques, conversion des pertes de chaleur.1.1.2. L’un des plus grands défis au monde est la conversion des pertes de chaleur des processus économiques et industriels en énergie utile pour accroître leur efficacité et réduire les rejets de CO2 dans l’atmosphère. L’une des solutions prometteuses à ce problème est les dispositifs thermoélectriques (TE), en particulier ceux fonctionnant à proximité de la température ambiante (200 °C). Toutefois, le nombre réel d’applications commerciales des dispositifs TE reste faible, car l’efficacité des dispositifs existants est fondamentalement limitée par le facteur de qualité du matériau TE, qui ne dépasse pas 1 pour les meilleurs matériaux TE, alors que la plupart des dispositifs commerciaux se situent entre 0,3 et 0,7. Pour une application commerciale étendue, le "facteur de taille devrait atteindre au moins 4-5. L’objectif du projet est de développer des technologies pour augmenter le facteur de qualité des meilleurs matériaux TE près de la température ambiante en utilisant les dernières découvertes scientifiques pour développer des prototypes de nouveaux dispositifs TE dans l’environnement de laboratoire, sur la base des technologies développées dans le projet. Le projet contribuera au développement de l’industrie thermoélectrique en augmentant l’efficacité énergétique des processus économiques et industriels à l’échelle nationale et mondiale. Le projet est interdisciplinaire et correspond aux industries de la physique et des sciences naturelles chimiques, ainsi qu’aux nanotechnologies et à l’ingénierie des matériaux, et apportera une contribution significative au développement du volet de transformation économique «Industries ayant un impact horizontal significatif et une contribution à la transformation de l’économie» défini dans la stratégie lettone de spécialisation intelligente (RIS3) et est conforme à ses 3e et 6e priorités de croissance, ainsi qu’à la mise en œuvre de la stratégie nationale de développement économique à faible intensité de carbone. Le projet sera mis en œuvre à l’Institut de physique chimique de l’Université de Lettonie, en coopération avec l’Université technique de Riga, dans un délai de 36 mois, du 1er mars 2017 au 29 février 2020. Type de recherche envisagé par le projet: recherche fondamentale et industrielle. Le projet n’est pas lié à l’activité économique. Selon la classification sectorielle FOS de l’OCDE, le projet correspond à 2,5 et/ou 2.10 disciplines scientifiques. Projet principal darbības:Fundamentālie recherche — synthèse de matériaux nanostructurés efficaces de TE, étude de leurs propriétés; recherche industrielle — développement de prototypes de dispositifs de conversion de chaleur en électricité dans un environnement de laboratoire sur la base des résultats de la recherche fondamentale (TRL4).Les principaux résultats escomptés du projet: 5 prototypes de nouvelles technologies; 3 prototypes de dispositifs TE développés dans un environnement de laboratoire; 8 documents scientifiques,1 demandes de brevet.Les coûts admissibles du projet s’élèvent à 646 850,67 EUR, dont 549 823,07 EUR (85 %), 48 513,80 EUR (7,5 %) financés par le FEDER et 48 513,80 EUR (7,5 %) pour le financement de l’UE (y compris la contribution en nature) 48 513,80 EUR (7,5 %). (French)
25 November 2021
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1.1.1.Eine der größten Herausforderungen der Welt ist die Steigerung der Energieeffizienz wirtschaftlicher und industrieller Prozesse durch Umwandlung von Wärmeverlusten in Strom, die mit thermoelektrischen Geräten (TE) hergestellt werden können. Die Effizienz bestehender TE-Geräte wird durch die Eigenschaften des thermoelektrischen Materials, nämlich der elektrischen und thermischen Leitfähigkeit und der Kombination von Sibeck Koeffizienta (TE-Nutzen), der in der Regel 1 nicht übersteigt, grundsätzlich begrenzt, während die meisten TE-Geräte zwischen 0,3 und 0,7 liegen. Theoretische Berechnungen zeigen, dass die besten TE-Materialien (Bi2Se3, Bi2Te3, Sb2Te3, Bi2Te2Se) Nanostrukturierung (Erhöhung des Oberflächen-Volumen-Verhältnisses) den TE-Qualitätsfaktor von Materialien als Schicht deutlich erhöhen kann. Das Projekt konzentriert sich auf die Entwicklung von nanostrukturierten Bismut-Halcogenid-TE-Beschichtungen, Polymerverbundwerkstoffen und Prototypen von TE-Geräten. Das Projekt wird einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung der in der lettischen Strategie für intelligente Spezialisierung (RIS3) definierten Richtung des wirtschaftlichen Wandels „Industrien mit erheblichen horizontalen Auswirkungen und Beitrag zur Transformation der Wirtschaft“ leisten und entspricht den dritten und sechsten Wachstumsprioritäten. thermoelektrische Materialien, Bismuthalcogenide, Nanostrukturen, topologische Dielektrizität, Wärmeverlustumwandlung.1.1.2. Eine der größten Herausforderungen der Welt ist die Umwandlung von Wärmeverlusten aus wirtschaftlichen und industriellen Prozessen in Nutzenergie, um ihre Effizienz zu steigern und die CO2-Emissionen in die Atmosphäre zu reduzieren. Eine der vielversprechenden Lösungen für dieses Problem sind thermoelektrische (TE) Geräte, insbesondere solche, die in der Nähe der Raumtemperatur (200 °C) arbeiten. Die tatsächliche Anzahl kommerzieller Anwendungen von TE-Geräten ist jedoch nach wie vor gering, da die Effizienz bestehender Geräte durch den Qualitätsfaktor des TE-Materials grundsätzlich begrenzt ist, der für die besten TE-Materialien nicht mehr als 1 beträgt, während die meisten kommerziellen TE-Geräte im Bereich von 0,3-0,7 liegen. Für eine breite kommerzielle Anwendung sollte der "Größenfaktor mindestens 4-5 erreichen. Ziel des Projekts ist es, Technologien zu entwickeln, um den Qualitätsfaktor der besten TE-Materialien im Nahraumtemperaturbereich zu erhöhen, indem die neuesten wissenschaftlichen Entdeckungen genutzt werden, um Prototypen neuer TE-Geräte in der Laborumgebung zu entwickeln, basierend auf den im Projekt entwickelten Technologien. Das Projekt wird zur Entwicklung der thermoelektrischen Industrie beitragen, indem es die Energieeffizienz von wirtschaftlichen und industruierten Prozessen auf nationaler und globaler Ebene erhöht. Das Projekt ist interdisziplinär und entspricht der Physik- und chemischen Naturwissenschaften sowie Nanotechnologien und Materialtechnik und wird einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung des in der lettischen Strategie für intelligente Spezialisierung (RIS3) definierten Bereichs „Industrien mit signifikanten horizontalen Auswirkungen und Beitrag zur Transformation der Wirtschaft“ leisten und steht im Einklang mit ihren dritten und sechsten Wachstumsprioritäten und wird zur Umsetzung der nationalen Strategie für eine CO2-arme wirtschaftliche Entwicklung beitragen. Das Projekt wird am Institut für Chemische Physik der Universität Lettland in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Riga in 36 Monaten vom 01.03.2017.-29.02.2020 durchgeführt. Art der vom Projekt geplanten Forschung: Grundlagen- und Industrieforschung. Das Projekt steht nicht im Zusammenhang mit der Wirtschaftstätigkeit. Nach der OECD-Sektoriellen FOS-Klassifikation entspricht das Projekt 2,5 und/oder 2.10 wissenschaftlichen Disziplinen. Hauptprojekt darbības:Fundamentālie Forschung – Synthese wirksamer TE nanostrukturierter Materialien, Untersuchung ihrer Eigenschaften; industrielle Forschung – Entwicklung von Prototypen von Geräten zur Wärmeumwandlung in Strom in einem Laborumfeld basierend auf den Ergebnissen der Grundlagenforschung (TRL4).Die wichtigsten erwarteten Ergebnisse des Projekts: 5 Prototypen neuer Technologien; 3 Prototypen von TE-Geräten, die in einer Laborumgebung entwickelt wurden; 8 wissenschaftliche Arbeiten,1 Patentanmeldungen. Die förderfähigen Kosten des Projekts betragen 646 850,67 EUR, davon 549 823,07 EUR (85 %), staatliche Mittel 48 513,80 EUR (7,5 %) und LU-Mittel (einschließlich Sachleistungen) 48 513,80 EUR (7,5 %). (German)
28 November 2021
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Jelgavas iela 1, Rīga, LV-1004
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Paula Valdena iela 3, Rīga, LV-1048
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Identifiers
1.1.1.1/16/A/257
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