ORACLE

Ο σκοπός του προτεινόμενου έργου ειναι η μελέτη νέων οργανικών-ανόργανων ενώσεις εγκλωβισμού τύπου clathrates και η χρηση τους σε θερμοηλεκτρικές συσκευές υψηλής απόδοσης. Η σύνθεση θα περιλαμβάνει τήγματα υψηλών θερμοκρασίων, πρόδρομες ενώσεις υψηλής δραστικότητας και περιστρεφόμενο μύλο (ball milling). Τα υλικά θα χαρακτηριστούν με τη βοήθεια κρυσταλλογραφικών και φασματοσκοπικών τεχνικών και οι σχέσεις δομής – φυσικών ιδιοτήτων θα μελετηθούν εκτενώς. Η βέλτιστη χημική σύσταση και νανομορφολογία των n- και p-τύπου clathrates θα βρεθεί και μαζί με αυτό θα οριστούν τα ηλεκτρικά και μηχανικά χαρακτηριστικά των αντιστοιχων θερμοηλεκτρικών διατάξεων. Οι βελτιστες θερμοηλεκτρικές διατάξεις θα χρησιμοποιηθούν για ανάκτηση ενέργειας απο χαμένη θερμότητα κοντά σε θερμοκρασία δωματίου.

Οι προκλήσεις στον τομέα των θερμοηλεκτρικών υλικών αφορούν την αντικατάσταση του ακριβού και τοξικού Bi2Te3 με φθηνότερα, πιο φιλικά στο περιβάλλον και πιο αποδοτικά υλικά. Συγκεκριμένα, οι εφαρμογές που σχετίζονται με ανάκτηση ενέργειας απο χαμένη θερμότητα δεν έχουν φτάσει ακόμα στο στάδιο εμπορευματοποίησης, κυριως λόγω της υψηλής αναλογίας κόστους / ισχύος.

Η πρωτοτυπία του έργου θα είναι η εξής: 1) οργανικά ανιόντα και κατιόντα θα ενσωματωθούν για πρώτη φορά σε ανόργανα πλέγματα clathrates απο άτομα Sn με σκοπό την παρασκευή ενώσεων με χαμηλή τοξικότητα και υψηλή θερμοηλεκτρική απόδοση, 2) τεχνικές μηχανικής μάθησης και ανάλυση επιφάνειων Hirshfeld θα χρησιμοποιοηθούν ως δομικά μοντέλα που θα προβλέψουν τις host-guest αλληλεπιδράσεις και τις φυσικοχημικές ιδιότητες των ενώσεων εγκλωβισμού.

Ο αντίκτυπος της εργασίας μια νέα τάξη ημιαγωγιμων clathrates που μπορούν να χρησιμοποιηθιούν σε θερμοηλεκτρικές συσκευές. Οι διατάξεις αυτές θα έχουν αναλογία κόστους/ισχύος κάτω απο €0.5/Watt και επομένως μεγάλη δυναμική για μεγάλης κλίμακας χρήση, όπως σε επιφάνεις κτιριών ως ανανέωσιμη πηγή ενέργειας. Επιπροσθέτως, η μελέτη αυτών των νέων οργανικών-ανόργανων ενώσεων θα επεκτείνει την υπάρχουσα βαση δεδομένων με κλασικές ενώσεις παρεμβολής, όπως οι ζεολιθοι και τα metal-organic frameworks.