Projektbeschreibung
Thermische Festkörperbatterie zur Abwärmegewinnung
Materialien, die Energie umwandeln und speichern, sind von zentraler Bedeutung für die Entwicklung neuer Energietechnologien und für das Wirtschaftswachstum. Das Team des vom Europäischen Innovationsrat finanzierten Projekts Heat2Battery stellt einen bedeutenden Durchbruch dar, da Wärmegewinnung und -speicherung in einer einzigen Vorrichtung zusammengeführt werden. Im Gegensatz zu traditionellen thermoelektrischen Generatoren, die auf ein konstantes Temperaturgefälle angewiesen sind, wird bei dieser innovativen Batterie die Abwärme bei hohen Temperaturen genutzt, um bei Raumtemperatur aufgeladen zu werden und Strom zu erzeugen. Bei bisherigen thermischen Batterien bestand eine Abhängigkeit von flüssigen Elektrolyten, was ihren Betriebstemperaturbereich und ihre Materialstabilität einschränkte. Im Gegensatz dazu konzentriert sich die Heat2Battery-Initiative auf die Entwicklung von thermischen Festkörperbatterien, bei denen alle Komponenten, einschließlich des Elektrolyten, aus festen Materialien bestehen. Hier bietet sich eine Lösung der nächsten Generation zur nachhaltigen Energieversorgung, die das Potenzial aufweist, die Energiegewinnung und -speicherung zu verändern.
Ziel
Thermal batteries are devices that convert thermal energy without the need for a spatial temperature gradient, giving them an
enormous potential advantage over competing methods. Despite its promise, thermal batteries are yet not suitable for practical
application as they were demonstrated only with liquid electrolytes, which severely restricts the operation temperature range to
ΔT<50 K and an electrochemical stability window to pair with thermodynamically efficient electrodes. The goal is to develop a
completely new paradigm towards all-solid-state thermal battery (thermal cell), which is based on reversible changes of the materials’
electrochemical properties and on H+ transport operating on recovered waste heat over an unusual wide range of temperatures of
ambient to 300°C. We envision the solid thermal battery to charge at a defined low and high constant temperature due to phase
changes and H+ intercalation taking place at the electrodes. Fundamentally, we contribute to a new thermal battery concept, suggest
materials to translate the proposed chemistry-at-work and give a proof-of-concept to gain first electrochemical performance insights
defining thin film device architectures. Collectively, the here proposed solid thermal battery closes the ever-existing gap between
thermoelectric and liquid based thermal batteries through widening of the thermal operation window to capture waste heat and
defining a new set of H+ solid conductors and interfaces suited for energy storage. The fundamentals derived on electrochemical
interfaces and H+ conductor films such as ceria-based, metal hydride, binary oxide and possibly high entropy alloys for electrolytes
and electrodes contribute in their design and careful discussion of electro-thermo-chemistry, thermodynamics and kinetics to
engineering design principles of the here proposed fully solid thermal batteries for energy harvesting putting waste heat to work
with perspective for industry translation.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.3.1 - The European Innovation Council (EIC) Main Programme
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-EIC-2024-PATHFINDEROPEN-01
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2800 Kongens Lyngby
Dänemark