Nanostructured materials for thermoelectric applications.

Znaczne zwiększenie zużycia energii oraz coraz bardziej ograniczony dostęp do nieodnawialnych źródeł energii takich jak ropa naftowa czy gaz ziemny, wymusza przyśpieszenie badań nad wydajnymi metodami konwersji energii chemicznej lub cieplnej w elektryczną. Najkorzystniejszą z punktu widzenia środowiska technologią będzie konwersja energii cieplnej powodująca jednoczesne ograniczenie wydzielania CO2 do środowiska.Przeprowadzone zostały badania nad syntezą nowego nanostrukturalnego materiału do zastosowań termoelektrycznych na bazie polipirolu i bizmutu. Procedura badań obejmowała trzy drogi syntezy: chemiczną (polimeryzacja Py w obecności (NH4)2S2O8 i odpowiedniej ilości jonów Bi3+), elektrochemiczną (synteza stałopotencjałowa lub pulsacyjna nanodrutów Bi, PPy – Bi oraz cienkich filmów PPy – Bi z elektrolitów wodnych) oraz kombinowaną (modyfikacja powierzchniowa lub objętościowa cienkich filmów PPy nanodrutami Bi, jak również przygotowanie struktur warstwowych PPy/Bi/PPy). Wszystkie uzyskane nanostruktury zostały poddane badaniom składu chemicznego, morfologii i krystaliczności. Dla wybranych struktur przeprowadzono również badania właściwości optycznych przy pomocy spektrometrii UV – Vis oraz elektrycznych wykonując pomiary oporności powierzchniowej. Uzyskane wyniki wskazują na duży potencjał nanostruktur do praktycznych zastosowań, np. w konwersji energii.Significant increase in energy consumption and more limited access to non – renewable energy sources such as oil and natural gas, forces the acceleration of research on efficient methods of converting chemical energy or electricity into heat. The most advantageous technology is the conversion of thermal energy resulting in the reduction of CO2 release into the environment.A study was carried out to find the method of synthesis of the new thermoelectric material based on polypyrrole and bismuth. It included three routes of synthesis: a chemical (polymerization of Py in the presence of (NH4)2S2O8 and the appropriate concentration of Bi ions), electrochemical (constant or pulse potential synthesis of Bi nanowires and PPy – Bi thin films from aqueous electrolytes), and combined (modification of the surface or volume of thin PPy films with Bi nanowires and preparation of layered PPy/Bi/PPy structures). All of obtained nanostructures were examined to define chemical composition, morphology and crystallinity. For some structures, optical properties by using a UV – Vis spectrometry were investigated, while electrical properties were studied by surface resistance measurements. The results show a high potential for practical applications of obtained nanostructures, e.g. for conversion of energy