Beteiligt an dem vierjährigen interdisziplinären Programm „Hybrid and ORgAnic ThermoElectricSystems“ (HORATES) unter Federführung der Universität Heidelberg sind neben der Ruperto Carola Hochschulen, Forschungszentren und Unternehmen in Italien, Schweden, Spanien, den Niederlanden und Frankreich. Sprecher ist Prof. Dr. Martijn Kemerink vom Centre for Advanced Materials, dem materialwissenschaftlichen Forschungszentrum der Universität Heidelberg.
Abwärme von technischen Geräten oder auch Wärme, die von Lebewesen ausgeht, ist eine allgegenwärtige Energiequelle und kann zur Gewinnung von Elektrizität genutzt werden. Eine mögliche Anwendung liegt in der Stromversorgung für kleine Sensoren. Prof. Kemerink erläutert:
„Für die Umwandlung wollen wir einen Mechanismus nutzen, der als thermoelektrischer Effekt bezeichnet wird. Damit kann eine Temperaturdifferenz in elektrische Energie transformiert werden.“
Bislang werden für Umwandlung und Speicherung anorganische Materialien verwendet. Das internationale Doktorandenprogramm unter Leitung des Heidelberger Physikers wird sich auf die Entwicklung organischer Materialien konzentrieren, da sie aufgrund einer größeren mechanischen Flexibilität und einer geringen Wärmeleitfähigkeit potenziell leistungsfähiger sind als konventionelle anorganische Materialien.
Nach den Worten von Prof. Kemerink ist der derzeitige Stand der Technik in der organischen Thermoelektrik noch nicht weit genug für marktreife Anwendungen:
„Für thermoelektrische Generatoren werden wir daher die neu entwickelten organischen Materialien auf ihre Eigenschaften und ihre Verarbeitung hin untersuchen und sie in Demonstratorbauteilen einsetzen.“
Die Doktorandinnen und Doktoranden werden dabei die gesamte Kette vom Moleküldesign und der chemischen Synthese bis hin zur Geräteentwicklung bearbeiten. Dazu gehört auch die theoretische Modellierung
Die strukturierte Ausbildung der insgesamt 15 Doktorandinnen und Doktoranden, von denen zwei an der Universität Heidelberg forschen werden, erfolgt im Rahmen eines „Innovative Training Network“. Dabei werden Experten aus Wissenschaft und Praxis die jungen Wissenschaftler betreuen. Der Start der Arbeiten ist für Anfang 2021 geplant. Die Förderung erfolgt im Rahmen von „Horizont 2020“, dem Forschungs- und Innovationsförderprogramm der Europäischen Union.
