Διδακτορικός Φοιτητής
Λέιλα Ζουρίδη

Email

l.zouridi@materials.uoc.gr

Θέμα διδακτορικού

Μελέτη κολλοειδών αιωρημάτων μεταλλικών οξειδίων και ανάπτυξη εκτυπώσιμων λεπτών υμενίων για ενεργειακές εφαρμογές

Study of colloidal metal oxide suspensions and development of printable thin film devices for energy applications

Επιβλέπων

Στούμπος Κωνσταντίνος, Αναπληρωτής Καθηγητής, ΤΕΤΥ, Παν/μιο Κρήτης

Επιτροπή

Στούμπος Κωνσταντίνος, Αναπληρωτής Καθηγητής, ΤΕΤΥ, Παν/μιο Κρήτης

Ρεμεδιάκης Ιωάννης , Αναπληρωτής Καθηγητής, ΤΕΤΥ, Παν/μιο Κρήτης

Μαρνέλλος Γεώργιος, καθηγητής του Τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών, Πανεπιστημίου Δυτικής Μακεδονίας

Περίληψη

Τις τελευταίες δεκαετίες, η επιστημονική έρευνα στον τομέα της ενέργειας επικεντρώθηκε στην αξιοποίηση πηγών αειφόρου ενέργειας, αναπτύσσοντας παράλληλα νέα και πιο αποδοτικά συστήματα παραγωγής ενέργειας. Επιπροσθέτως, η αξιοποίηση αποδοτικών συστημάτων εξοικονόμησης ενέργειας για την εκμετάλλευση της παραγόμενης και διαθέσιμης ενέργειας είναι κομβικής σημασίας για την δημιουργία αυτόνομων συστημάτων στα ανερχόμενα ‘έξυπνα συστήματα’ των αστικών τοπίων. Τέτοια πεδία εφαρμοσμένης έρευνας αποτελούν η παραγωγή ενέργειας από βιοκαύσιμα ή ηλιακή ενέργεια, και η αυτονομία ενεργειακά ‘έξυπνων’ σπιτιών. Πρωτοπόρες τεχνολογίες που μελετούνται για την κάλυψη ενεργειακών αναγκών (όπως οι κυψέλες καυσίμου, τα φωτοβολταϊκά και τα ‘έξυπνα’ παράθυρα) εμπεριέχουν προκλήσεις στον τομέα των υλικών και της παραγωγής διατάξεων, που υλικά όπως τα οξείδια μετάλλων μετάβασης και η χρήση τεχνικών εκτύπωσης στην γραμμή παραγωγής μπορούν να απαντήσουν. Από την μία, τα οξείδια μετάλλων μετάβασης, από τα πιο μελετημένα ως και τα νεότερα ανερχόμενα υλικά, χαρακτηρίζονται από την σταθερότητα τους, και συχνά εμφανίζουν καταλυτική δραστικότητα και χαρακτήρα ημιαγωγού, με εφαρμογή σε πληθώρα ενεργειακών και περιβαλλοντικών εφαρμογών. Από την άλλη, οι τεχνικές εκτύπωσης αποτελούν το μέλλον της παραγωγής διατάξεων, λόγων των προτερημάτων τους στην ευκολία στην κλιμάκωση της παραγωγής, στην μείωση του κόστος και των αποβλήτων, στην αυτοματοποίηση της παραγωγικής διαδικασίας, και στην δυνατότητα παρασκευής πολύπλοκων κατασκευών σε μειωμένο χρόνο. Σε αυτή την εργασία, θα μελετηθούν υλικά κατάλληλα για παραγωγή ηλεκτροδίων για μετατροπή και εκμετάλλευσης ενέργειας, και θα παρασκευαστούν εκτυπώσιμες διατάξεις μέσω διαφορετικών τεχνικών εκτύπωσης (inkjet, aerosol jet). Τέλος, οι εκτυπώσιμες διατάξεις θα εξεταστούν ως προς την απόδοση και την δυνατότητα εφαρμογής τους.

Abstract

For the past decades, scientific research in the energy sector has focused on utilizing sustainable energy sources, while developing new and more efficient energy production systems. Moreover, the use of efficient energy-saving systems for the exploitation of produced and available energy is crucial for the creation of autonomous systems in the emerging ‘smart systems’ of urban areas. Such fields of applied research includes the production of energy from bio-fuels or solar energy, and the autonomy of energetically ‘smart’ homes. Scientific challenges regarding materials and device manufacturing of such pioneering technologies designed to meet human energy needs (like fuel cell devices, photovoltaic devices and ‘smart’ windows) can be met by the use of transition metal oxides and by deploying in-line printing techniques for fabrication purposes. On one hand, transition metal oxides, from the most studied to the newer upcoming materials, are characterized by their stability, and often exhibit catalytic activity and semiconductor properties, with application in a variety of energy and environmental applications. On the other hand, printing techniques are the future of device fabrication, due to their advantages in ease of production scaling, cost and waste reduction, automation of the production process, and the possibility of producing complex structures in reduced time. In this thesis, materials suitable for production of electrodes for energy conversion and regulation will be studied, and printable devices will be fabricated using different printing techniques (inkjet, aerosol jet). Finally, the printed devices will be examined for their efficiency and applicability.