Tilbake til søkeresultatene

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek

Ultra-Efficient Energy Harvesting with Antiferromagnetic Thermoelectrics

Alternativ tittel: Ultraeffektiv energihøsting ved bruk av antiferromagnetisk termoelektrisk effekt

Tildelt: kr 12,0 mill.

Konvensjonelle termoelektriske enheter består av halvledende materialer som direkte konverterer termisk energi til elektrisitet eller, motsatt, elektrisitet til varmestrøm. Disse to gjensidige fenomenene er kjent som henholdsvis Seebeck-effekten og Peltier-effekten, oppdaget tidlig på 1800-tallet av Thomas J. Seebeck og Jean Peltier. I dag brukes den termoelektriske effekten i ulike applikasjoner, som for eksempel kjøleskap, varmemotorer og varmestrømsensorer. En spennende ny anvendelse av Seebeck-effekten er i utviklingen av teknologi for energihøsting. Grunnprinsippet for denne teknologien er en rekke termoelementer som kobles elektrisk i serie for å oppnå en rimelig termoelektrisk utgangsspenning. Den resulterende termoelektriske modulen er en tynn film som kan limes til varme overflater for å fange opp overskuddsvarme og konvertere denne til elektrisitet. Elektroner har tre hovedegenskaper: masse, ladning og spinn. Ladningsegenskapen til elektroner er den underliggende drivmekanismen til all tradisjonell elektronikk, som for eksempel konvensjonelle termoelektriske enheter. Dette prosjektet tar sikte på å undersøke en ny type termoelektrisk effekt som i tillegg tar hensyn til spinnegenskapene til elektroner. Effekten eksisterer i magnetiske materialer i kontakt med tungmetaller, der termiske energier produserer spinnstrømmer som videre omdannes til elektrisitet via en effekt kjent som den inverse spinn Hall-effekten. Dette prosjektet vil undersøke denne nye spinnbaserte termoelektriske effekten i antiferromagnetiske materialer. Ved å utvikle nye teorier, som vil bli eksperimentelt testet og verifisert, vil prosjektet utforske effektiviteten til den spinnbaserte effekten og hvordan den kan brukes til å forbedre virkningsgraden til fremtidige termoelektriske generatorer.

The need for smaller, faster, and more efficient devices has put a considerable demand on the thermal management of electronics. In this context, energy-harvesting technology is exciting. The energy-harvesting technology captures the waste heat produced by the electronics and converts it into electricity. Therefore, the technology is expected to be a powerful approach to produce renewable and clean energy and improve the sustainability of electronic infrastructure. Potential applications range from self-powered wireless sensor networks to mobile phones and computers that recycle their own waste heat to improve their overall energy efficiency. The ultimate goal of this project is to take thermoelectric technology to a new level by exploiting the unique spin-based thermoelectric properties of antiferromagnets (AFs). The antiferromagnetic thermoelectric generators are nano-thin heterostructures comprised of layers of AFs and heavy metals (HMs), making them easy to fabricate and attach to various types of surfaces compared to conventional thermoelectric converters based on thermocouples. Potentially, the antiferromagnetic devices can have a figure of merit that is an order of magnitude larger than today's cutting-edge thermoelectric technology, which will make antiferromagnetic thermoelectrics commercially competitive. The project aims to develop a unified theoretical and experimental description of the proposed antiferromagnetic thermoelectric generators and investigate the optimization of the devices. The anticipated application potential of our findings is in developing novel spin-based thermoelectric generators with ultra-high heat-to-electricity conversion efficiencies, which are easily integrable in CMOS devices and wireless sensor networks.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek