A protocol for conducting thermopower wave experiments is presented. The synthesis of hybrid composites of a chemical fuel and micro/nanostructured material, manufacturing of a thermopower wave generator, and methods for measuring the corresponding physical phenomena are described.
عندما أشعل وقود الكيميائية في موقف معين في مركب هجين من الوقود والمواد / ذات البنية النانومترية الدقيقة، يحدث الاحتراق الكيميائية على طول واجهة بين الوقود ومواد الأساسية. في وقت واحد، والتغيرات الديناميكية في إمكانات الحرارية والكيميائية عبر المواد متناهية الصغر / ذات البنية النانومترية تؤدي إلى توليد الطاقة الكهربائية يصاحب ذلك الناجم عن نقل المسؤول في شكل الجهد نبض عالية الانتاج. ونحن لشرح الإجراء بأكمله من تجربة موجة thermopower، من تخليق للتقييم. ويعمل ترسيب الأبخرة الكيميائية الحرارية وعملية التشريب الرطب على التوالي لتركيب متعددة الجدران مجموعة أنابيب الكربون ومركب هجين من البكريك أزيد حمض / الصوديوم / الأنابيب النانوية الكربونية متعددة الجدران. وتستخدم المركبة الهجينة مستعدة لافتعال مولد موجة thermopower مع أقطاب الاتصال. يبدأ احتراق المركب الهجين عن طريق التسخين ليزر أو الجول التدفئة، وعشريتم قياس ه الموافق الاحتراق نشر، وتوليد الطاقة الكهربائية مباشرة، في الوقت الحقيقي والتغيرات في درجات الحرارة باستخدام نظام عالية السرعة المجهري، الذبذبات، والبيرومتر البصرية، على التوالي. وعلاوة على ذلك، فإن الاستراتيجيات الحاسمة التي يمكن اعتمادها في تركيب المركب الهجين والشروع في احتراقها التي تعزز نقل الكلي للطاقة موجة thermopower المقترحة.
الوقود الكيميائي لديها كثافة الطاقة العالية جدا واستخدمت على نطاق واسع كمصدر طاقة مفيدة في مجموعة واسعة من التطبيقات من مايكروسيستمز لmacrosystems. 1 وعلى وجه الخصوص، سعت العديد من الباحثين لاستخدام الوقود الكيميائية كمصدر الطاقة للجيل القادم الدقيقة / النانو التقنيات المستندة إلى 2 ومع ذلك، ونظرا لصعوبة في دمج مكونات تحويل الطاقة في مساحات صغيرة للغاية في الدقيقة / الأجهزة النانوية، وهناك قيود أساسية لتحويل الوقود الكيميائية إلى طاقة كهربائية. ولذلك، فقد استخدمت أساسا من احتراق الوقود الكيميائية لإنتاج الطاقة الكيميائية أو الميكانيكية في الدقيقة / الأجهزة النانوية مثل nanothermites أو المشغلات. 1،3
ومفهوم جذب موجات من Thermopower تحويل الطاقة ضعت حديثا اهتماما كبيرا كأسلوب لتحويل الطاقة الكيميائية من الوقود مباشرة إلى الشم الكهربائيةيمكن أن تتولد RGY دون استخدام أي مكونات تحويل. 4،5 موجات Thermopower باستخدام مركب هجين من الوقود الكيميائية والمواد المتناهية الصغر / ذات البنية النانومترية. 5 عند أشعلت الوقود الكيميائية في موقف معين في مركب هجين، يحدث الاحتراق الكيميائية على طول واجهة بين الوقود الكيميائية والمواد المتناهية الصغر / ذات البنية النانومترية. في وقت واحد، والتغيرات الديناميكية في إمكانات الحرارية والكيميائية في جميع أنحاء الأساسية الصغرى / ذات البنية النانومترية نتيجة المادة في توليد الطاقة الكهربائية يصاحب ذلك الناجم عن نقل المسؤول في شكل الجهد نبض عالية الانتاج. وقد ثبت أن المواد المتنوعة الصغرى / ذات البنية النانومترية مثل الأنابيب النانوية الكربونية متعددة الجدران (MWCNTs) 4-6 وأكسيد الزنك، 7 بي 2 تي 3، 8 بينالي الشارقة 2 تي 3 و 9 و MNO 2 10 المواد متناهية الصغر / ذات البنية النانومترية تسمح المركبة الهجينة للاستفادة من موجات thermopower وإظهار الكيميائية الحرارية الكهربيتحويل الطاقة كال. على وجه التحديد، والمواد الأساسية مع طاقة كهروحرارية عالية تمكن جيل من الفولتية عالية الانتاج فقط من الاحتراق نشر. ومع ذلك، المعلمات الأخرى المتعلقة المركبة متطابقة، مثل خليط من الوقود الكيميائية، ونسبة كتلة الوقود / مواد الأساسية، وعملية التصنيع، وظروف الاشتعال تؤثر بشكل حاسم خصائص العامة للموجات thermopower.
هنا، وتبين لنا كيف أن عمليات التصنيع، وتشكيل وقود الكيميائية الانحياز، ونسبة الكتلة للمواد / الأساسية الوقود تؤثر على الأداء موجة thermopower. على أساس مجموعة MWCNT ملفقة من قبل الحراري ترسيب الأبخرة الكيميائية (TCVD)، وتبين لنا كيف يتم إعداد مركب هجين من الوقود الكيميائية وMWCNTs لتوليد الطاقة موجة thermopower. هو عرض تصميم الإعداد التجريبية التي تمكن من تقييم تحويل الطاقة جنبا إلى جنب مع القياسات التجريبية المقابلة لعمليات مثل propagati الاحتراقعلى وتوليد الطاقة الكهربائية المباشرة. وعلاوة على ذلك، علينا أن نبرهن على قطبية التوزيع وصفها من قبل الجهد الناتج دينامية وذروة معينة يحدد السلطة كما نجح في تحويل الطاقة الكهربائية. وهذه الدراسة توفر استراتيجيات محددة لتعزيز توليد الطاقة، وسوف تساعد في فهم الفيزياء الكامنة وراء موجات thermopower. وعلاوة على ذلك، فإن عملية التصنيع والتجارب وصفها هنا تساعد في توسيع فرص البحث على موجات thermopower، فضلا عن تحويل الطاقة الكيميائية الحرارية الكهربائية.
بروتوكولات thermopower التجارب موجة تشمل الخطوات الحاسمة التي تمكن المثالي انتشار الموجات الحرارية فضلا عن توليد الطاقة الكهربائية. أولا، موقف محدد من الاشتعال ونقل رد فعل مماثل عوامل كبيرة في السيطرة على تحويل الطاقة من موجات thermopower. اشتعال في واحدة من نهاية مركب هجين أ?…
The authors have nothing to disclose.
وأيد هذا العمل من قبل برنامج أبحاث العلوم الأساسية من خلال المؤسسة الوطنية للبحوث كوريا (جبهة الخلاص الوطني)، بتمويل من وزارة التربية والتعليم والعلوم والتكنولوجيا (جبهة الخلاص الوطني-2013R1A1A1010575)، وبرنامج نانو R & D من خلال العلوم كوريا ومؤسسة هندسة ممولة من قبل وزارة التربية والتعليم والعلوم والتكنولوجيا (جبهة الخلاص الوطني-2012M3A7B4049863).
4” n-type silicon wafer | Unisill | 4” Si-wafer | ||
Al2O3 | TAEWON | A-1008 | 99.9999% Purity | |
Fe | Sigma Aldrich | 267945 | 99.9999% Purity | |
Ar | Seoul specialty gas | Ar(N60) | 99.9999% Purity | |
C2H4 | Seoul specialty gas | C2H4 | 99.5% Purity | |
H2 | Seoul specialty gas |
|
99.9999% Purity | |
Silver paste | Fujikura Kasei | D-550 | ||
Picric acid | Sigma Aldrich | 197378 | >98% Purity Highly toxic |
|
Sodium azide | Sigma Aldrich | S2002 | >99.5% Purity | |
Acetonitrile | Sigma Aldrich | 271004 | 99.8% Purity | |
Power supply | Mastech | HY3010 | ||
TCVD | Scientech | TCVD | ||
Oscilloscope | Tektronix | DPO2004B | ||
High-speed microscopy system | Phantom | V7.3 |