Projektbeschreibung
Nanoarchitektur verbessert Energiegewinnung
Energiequellen sind nicht nur Wärme- und Sonnenenergie sondern auch Körperbewegungen. Sie können mit moderner Technik ausgenutzt werden, um das Aufladen von Batterien überflüssig werden zu lassen. Auch diese dezentrale, in der Umgebung vorhandene Energie kann gewonnen und gespeichert werden. Aufgrund ihrer geringen Intensität und ihrer von Natur aus unregelmäßigen Verfügbarkeit ist diese Energie jedoch durch im Mikrobereich angesiedelte Instrumente nur eingeschränkt zu gewinnen. Deshalb wird zweifellos ein Gerät zur integrierten Energiegewinnung aus mehreren Quellen gebraucht. Bei den gegenwärtig üblichen Verfahren werden verschiedene Energiegewinnungsgeräte für einzelne Quellen in einem Gerät kombiniert oder multifunktionale Werkstoffe eingesetzt, um verschiedene Energiequellen gleichzeitig in Strom umzuwandeln. Das EU-finanzierte Projekt 3DScavengers schlägt nun eine Kompaktlösung auf Grundlage der im Nanobereich vorhandenen Architektur multifunktionaler dreidimensionaler Werkstoffe vor, um die Lücke zwischen den beiden existierenden Methoden zu schließen. Mithilfe dieser Nanoarchitekturen können gleichzeitig und individuell Licht-, Bewegungs- und Temperaturschwankungen der Gewinnung von Energie dienen. Ultimatives Ziel von 3DScavengers ist die Anwendung eines skalierbaren und umweltfreundlichen Ein-Reaktor-Plasma- und Vakuum-Konzepts zur Synthese dieser fortgeschrittenen Generation von Nanomaterialien.
Ziel
Imagine a technology for powering your smart devices by recovering energy from lights in your office, the random movements of your body while reading these lines or from small changes in temperature when you breathe or go out for a walk. This very technology will provide energy for wireless sensor networks monitoring the air in your city or the structural stability of buildings and large constructions remotely and sustainably, avoiding battery recharging or even replacing them. These are the challenges in micro energy harvesting from (local) ambient sources.
Kinetic, thermal and solar energies are ubiquitous at our surroundings under diverse forms, but their relatively low intensity and intermittent availability limit their potential recovery by microscale devices. These restrictions call for multi-source energy harvesters working under two principles: 1) combining different single-source harvesters in one device, or 2) using multifunctional materials capable of simultaneously converting various energy sources into electricity. In 1), efficiency per unit volume can decrease compared to the individual counterparts; in 2), materials as semiconductors, polymeric and oxide ferroelectrics and hybrid perovskites may act as multisource harvesters but huge advances are required to optimize their functionalities and sustainable fabrication at large scale.
I propose to fill the gap between these approaches offering an all-in-one solution to multisource energy scavenging, based on the nanoscale design of multifunctional three-dimensional materials. The demonstration of an industrially scalable one-reactor plasma/vacuum method will be crucial to integrate hybrid-scavenging components and to provide 3DScavengers materials with tailored microstructure-enhanced performance.
My ultimate goal is to build nanoarchitectures for simultaneous and enhanced individual scavenging applying photovoltaic, piezo- and pyro-electric effects, minimizing the environmental cost of their synthesis
Wissenschaftliches Gebiet
- engineering and technologyenvironmental engineeringenergy and fuelsrenewable energysolar energy
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringsensorssmart sensors
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicssemiconductivity
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-STG - Starting GrantGastgebende Einrichtung
28006 Madrid
Spanien