Thermoelektrische Generatoren erm\u00f6glichen die direkte Umwandlung thermischer in elektrische Energie. Auf Basis organischer Verbindungen besitzen sie als umweltfreundliche, kosteneffiziente Alternative zu anorganischen Materialien ein enormes Potential hinsichtlich der Energier\u00fcckgewinnung aus Abw\u00e4rme. Unter Ber\u00fccksichtigung des Anteils der Verlustw\u00e4rme von rund 72 % am weltweiten prim\u00e4ren Energieverbrauch [1] wird die Notwendigkeit dieser rekuperativen Technologie offensichtlich.<\/p>\n
Die Effizienz thermoelektrischer Generatoren h\u00e4ngt entscheidend von der elektrischen und thermischen Leitf\u00e4higkeit sowie dem Seebeck-Koeffizienten der verwendeten Materialien ab. Ein f\u00fcr thermoelektrische Anwendungen geeignetes Material besitzt vorzugsweise eine geringe thermische und gleichzeitig hohe elektrische Leitf\u00e4higkeit sowie einen gro\u00dfen Seebeck-Koeffizienten.<\/p>\n
Polymere zeichnen sich aufgrund ihrer schwachen van-der-Waals Bindung zwischen den Ketten bereits durch eine sehr geringe W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit aus. Als fl\u00fcssig prozessierbarer Werkstoff k\u00f6nnen sie zudem in zahlreiche industrielle Prozesse integriert werden und er\u00f6ffnen durch ihre funktionalen und mechanischen Eigenschaften neue Anwendungsbereiche. Allerdings weisen polymere Werkstoffe aufgrund der inh\u00e4renten strukturellen Unordnung und der geringen Zahl an freien Ladungstr\u00e4gern keine hohen elektrischen Leitf\u00e4higkeiten auf.<\/p>\n
Ziel des beantragten Promotionsvorhabens ist es daher, durch Einbettung geeigneter, hochleitf\u00e4higer organischer Additive eine signifikante Steigerung der elektrischen Leitf\u00e4higkeit ausgew\u00e4hlter Polymere mit technologischem Potential zu erreichen, ohne dabei deren andere thermoelektrische Gr\u00f6\u00dfen, insbesondere den Seebeck-Koeffizienten, negativ zu beeinflussen. Dazu steht, neben der Bestimmung der thermoelektrischen Parameter, der Einfluss der Komposit-Morphologie auf den Ladungstr\u00e4gertransport im Mittelpunkt der Untersuchungen.<\/p>\n
Zu Beginn des Projekts wurde hierf\u00fcr ein Pr\u00e4parationsprotokoll zur reproduzierbaren Herstellung von polymeren Komposit-D\u00fcnnschichten unterschiedlicher Dicke, Additivkonzentration und -verteilung mittels Doctorblading etabliert. Die fl\u00fcssig prozessierten Filme werden anschlie\u00dfend thermoelektrisch charakterisiert und hinsichtlich ihrer zentralen Parameter elektrische und thermische Leitf\u00e4higkeit sowie ihres Seebeck-Koeffizient quantifiziert. Erg\u00e4nzende temperaturabh\u00e4ngige Messungen werden R\u00fcckschl\u00fcsse auf die mikroskopischen Transportmechanismen im Polymer-Additiv-Komposit gestatten. Zusammen mit den strukturellen Informationen werden die thermoelektrischen Daten anhand theoretischer Modellvorhersagen bewertet und darauf aufbauend Strategien zur weiteren Optimierung und Verbesserung der polymerbasierten Thermoelektrika f\u00fcr deren zuk\u00fcnftigen Einsatz entwickelt.<\/p>\n
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[1] C. Forman et al. Renewable and Sustainable Energy Reviews 57 (2016) 1568\u20131579.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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