Synthesis, Electrophoretic Deposition, and Characterization of Nanostructured Thermoelectric Materials
Tid: Fr 2023-09-15 kl 13.00
Plats: FA32, Roslagstullsbacken 21, Stockholm
Ämnesområde: Fysik, Material- och nanofysik
Respondent: Hazal Batili , Biomedicinsk fysik och röntgenfysik
Opponent: Oliver Fenwick,, Queen Mary University of London, England
Handledare: Muhammet Toprak, Materialvetenskap, Tillämpad termodynamik och kylteknik, Albanova VinnExcellence Center for Protein Technology, ProNova, Material- och nanofysik, Biomedicinsk fysik och röntgenfysik
QC 2023-08-21
Abstract
Världens ökande efterfrågan på energi och att tillhandahålla denna energifrämst från fossila bränslen har en betydande inverkan på den globalaklimatförändringen. Energikrisen har blivit allt mer alarmerande de senasteåren, vilket har ökat motivationen att ersätta fossila bränslen med grönaenergilösningar. Det har utvecklats olika tekniker för energiutvinning, menförmågan att återvinna energi från spillvärme vid ett brett temperaturintervall(från rumstemperatur till över 1000 °C) skiljer termoelektriska (TE)material från övriga. Nackdelen med TE-enheter är att de är för ineffektivaför att vara kostnadseffektiva i många tillämpningar, där utvecklingen inomnanoteknik erbjuder vissa lösningar för att öka effektiviteten hos dessamaterial och enheter.
Inom området för TE-material finns det stora avvikelser i resultaten i litteraturen,vilket i allmänhet tillskrivs variationer i materialkvaliteten. Detfinns ett behov av att utveckla syntetiska tekniker som kan leda till högeffektivaTE-material i storskalig produktion på rimlig tid. I denna avhandlingpresenteras tre olika metoder för snabb, skalbar och energieffektiv våtkemisksyntetisering av bismutkalkogenidföreningar. Mikrovågsassisteraduppvärmning under reaktionen gav bättre kontroll över partikelegenskapernasamtidigt som reaktionstiden och koldioxidavtrycket för den syntetiskametoden minskade, vilket resulterade i bismutkalkogenider med lovandeTE-transportegenskaper på ett skalbart och reproducerbart sätt.
Hybrida TE-material och det nyligen framkomna konceptet med fastvätska-TE-material kräver framställning av porösa TE-filmer för att studeraeffekten av olika gränssnitt, inklusive fasta och flytande elektrolyter. Fördetta ändamål har vi utvecklat och optimerat elektroforesdepositionsprocessen(EPD) för att framställa nanostrukturerade porösa TE-filmer genomatt bevara storlek och morfologi hos de syntetiserade bismutkalkogenidpartiklarna. En ett nytt substrat baserat på glas har designats och tillverkats föratt studera de elektroniska transportegenskaperna hos de elektriskt aktivafilmerna som framställts via EPD. Med denna plattform kunde vi tydligt visabetydelsen av syntesmetoden för yt-kemin och de resulterande transportegenskapernahos TE-filmerna. De metoder och material som utvecklats idenna avhandling förväntas påverka och påskynda vidareutvecklingen inomforskningsområdet för TE-material.