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Tellurium-free Thermoelectric Technology for Near-room-temperature Applications

Description du projet

Rendre la technologie thermoélectrique plus pratique et plus accessible

La technologie thermoélectrique, qui convertit la chaleur en électricité et inversement, offre une solution sans émissions pour la production d’électricité et le refroidissement. Cependant, les dispositifs actuels reposent sur le tellurure de bismuth, un matériau dépendant du tellure qui est très rare. Le projet TENTATION, financé par le CER, propose de passer à des composés à base de magnésium (exempts de tellure) pour développer des modules thermoélectriques de nouvelle génération aux performances inégalées. TENTATION visera des rendements (environ 12 %) et des capacités de refroidissement records en utilisant des méthodes avancées de synthèse des matériaux, en optimisant la conception des modules, et en élaborant des méthodes de production évolutive. Les avancées du projet pourraient avoir des répercussions sur l’énergie géothermique, les boîtes de la chaîne du froid pour le stockage médical et le transport de vaccins à ARNm.

Objectif

Thermoelectric (TE) technology whereby heat is converted to electrical power and vice versa holds great potential for cooling and power generation in many applications because its unique solid-state nature enables TE devices to be free from emissions and maintenance; thus providing extraordinary reliability. Realizing this potential requires developing modules that have high performance at around room temperature (-70 C to 300 C). Currently, almost all commercial modules are based on bismuth telluride (Bi2Te3) because of their until now unparalleled performance. However, Bi2Te3 cannot meet the rapidly increasing demand of TE technology, because tellurium (Te) is very scarce, with the Earths crust having a concentration of <0.001 ppm. Therefore, it is vital to develop a next-generation technology to mitigate the potential bottleneck in raw materials supply for a sustainable future. Here I propose to develop, on Mg-based compounds, a new TE paradigm completely free from Te with groundbreaking performances that transcend the record of state-of-the-art (S.O.A.) Bi2Te3. To that end, I will bring together interdisciplinary know-how with unique technical capabilities to enable a full-chain development to 1) innovate synthesis methods to produce superior materials, 2) establish contact materials and methods to optimize TE modules, 3) develop methods for scale-up production of materials and module sizes, 4) enhance and secure the modules robustness, 5) assemble device prototypes use the obtained modules. I aim to realize conversion efficiency of ~12% in the temperature range from 30 C to 300 C (S.O.A. is 3-6%), and cooling T of ~90 C (S.O.A. is 70-75 C). These proof-of-principle demonstrations will pave the way for large-scale, high-performance, robust, and sustainable solid-state power generation and cooling for numerous applications, ranging from geothermal power generation to cold-chain boxes for medical storage and transportation including mRNA vaccines.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2023-STG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

LEIBNIZ INSTITUT FUR FESTKORPER UND WERKSTOFFORSCHUNG DRESDEN EV
Contribution nette de l'UE
€ 1 498 895,00
Coût total
€ 1 498 895,00

Bénéficiaires (1)