Silicon quantum dots in thermoelectric material applications

硅量子点在热电材料中的应用

基本信息

  • 批准号:
    EP/P020178/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 0.88万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2017 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Major advances in efficient, clean and secure energy conversion and use are needed if we are to reduce global greenhouse gas emissions, for example to meet the EU's commitment of a reduction of 80% by 2050. Thermoelectric materials are able to take advantage of wasted or unutilized heat sources, such as in furnaces, car exhausts, and solar cells. As a result, thermoelectric materials have become an area of great interest. These materials are able to convert a temperature gradient into electrical power, and vice versa, without mechanical intervention. The power output from current commercial modules produced are however, modest, but power generated from these devices are then used elsewhere for low power applications, e.g. powering sensors or safety feedback loops. We have successfully synthesized Phenyl-acetylene functionalized Silicon quantum dots (SiQDs) which are showing potential to provide highly efficient thermoelectric materials. These conjugated ligands would allow transport of electrons through the conjugated orbitals. A preliminary characterization of this system, in the bulk, shows an electric conductivity in the region of 24 S.m-1, thermal conductivity 0.10 Wm-1K-1 and a Seebeck coefficient of 4148 muVK-1 at 300 K, with an estimated figure of merit ZT in the region of 0.6. Knowledge of the microscopic conduction rates and mechanisms of these materials would be invaluable in our attempts to improve these materials by design. The present application is to use the uniquely elegant method of Muon spectroscopy to measuring these microscopic properties.
如果我们要减少全球温室气体排放,例如实现欧盟到2050年减少80%的承诺,就需要在高效、清洁和安全的能源转换和使用方面取得重大进展。热电材料能够利用浪费或未利用的热源,例如熔炉,汽车尾气和太阳能电池。因此,热电材料已成为人们非常感兴趣的领域。这些材料能够将温度梯度转换为电力,反之亦然,而无需机械干预。然而,来自当前生产的商业模块的功率输出是适度的,但是从这些设备产生的功率然后用于其他地方用于低功率应用,例如为传感器或安全反馈回路供电。我们已经成功地合成了苯基乙炔功能化的硅量子点(SiQD),这是显示出潜在的提供高效的热电材料。这些共轭配体将允许电子通过共轭轨道传输。该系统的初步表征,在散装,示出了在24 S.m-1的区域中的电导率,热导率0.10 Wm-1 K-1和4148 μ VK-1的塞贝克系数在300 K,估计的优值系数ZT在0.6的区域中。这些材料的微观传导率和机制的知识将是非常宝贵的,在我们试图通过设计来改善这些材料。本申请是使用独特的优雅的μ子光谱学方法来测量这些微观性质。

项目成果

期刊论文数量(1)
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专利数量(0)
A Muon Spectroscopic and Computational Study of the Microscopic Electronic Structure in Thermoelectric Hybrid Silicon Nanostructures
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知道了