Entwicklung eines TEG auf Ca3Co4O9-Basis im Siebdruckverfahren

Thema Industrie 4.0
Projekttitel Entwicklung eines TEG auf Ca3Co4O9-Basis im Siebdruckverfahren (DruckTEG)
Laufzeit 01.10.2017 – 31.12.2019
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Pressemitteilung

Der Betrieb drahtloser Sensornetzwerke wird vielfach durch den Einsatz von Energy Harvesting Systemen ermöglicht. Wo die Versorgung der Sensorknoten nicht durch die Anbindung an ein Versorgungsnetz oder Batteriespeicher realisiert werden kann, stellen solche Systeme die Funktionalität sicher. Die dabei genutzten Effekte zielen darauf ab, Energie aus der Umgebung umzuwandeln und für den Betrieb von Mess-, Verarbeitungs- und Sendeelektronik nutzbar zu machen. Thermoelektrische Generatoren (TEG) nutzen deren namensgleichen Effekt, um aus einem bestehenden Temperaturgefälle eine elektrische Leistung zu generieren.

In dem Forschungsprojekt wird die Verwendung eines alternativen thermoelektrischen Materials auf Basis von Calciumkobaltoxid erforscht. Unter den kommerziellen TEG dominieren Werkstoffe wie Bismuttellurid – das darin enthaltene Tellur ist toxisch und wird zu den seltenen Erden gezählt. Calciumkobaltoxid bietet hier eine ungiftige, einfach herstellbare Alternative mit guten thermoelektrischen Eigenschaften. Ziel ist die Entwicklung einer Paste für die Anwendung in einem günstigen und skalierbaren Siebdruckprozess. Durch systematische Versuche und Simulationsprozesse sollen Material und Geometrie auf das Verfahren angepasst und hinsichtlich eines maximalen Outputs optimiert werden. Das Projekt wird in Kooperation mit dem Institut für Physikalische Chemie und Elektrochemie der Leibniz Universität Hannover durchgeführt.

Veröffentlichungen zum Projekt

Die Prozessierung von Keramik ist eine wichtige Technologie für verschiedene technische Anwendungen. In diesem Beitrag wird ein hochgradig kontrollierbarer Prozess, bestehend aus Sprühbeschichtung und Laserstrukturierung, zur Gestaltung keramischer Schichten auf einem vielseitig einsetzbaren Substrat vorgestellt. Ein thermoelektrisches Oxid, Ca3Co4O9, das eine Form von thermoelektrischer Materialen ist, wird in dem Prozess verwendet und auf ein flexibles Keramiksubstrat appliziert. Die resultierenden Strukturen haben hochgradig kontrollierbare Geometrie und gute thermoelektrische Eigenschaften und eignen sich dadurch zur Herstellung thermoelektrischer Generatoren (TEG). Die Verwendung eines flexiblen Keramiksubstrats und die hohe Anpassbarkeit des Verfahrens ermöglichen einen Prozess, welcher die Bearbeituung von Keramiken und einzigarten Strukturen und Desings ermöglicht.

Thermoelektrik, Gedruckte Elektronik, Laserstrukturierung, Gedruckte Keramik, Sprühbeschichtung

Förderer

Das Projekt mit dem Förderkennzeichen 325156807 wurde mit Mitteln der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.

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