Düşük dereceli ısı bol, ama verimli düşük dereceli ısı geri kazanımı hala büyük bir sorundur. Yani burada, %3'ün üzerinde yüksek enerji verimliliğiolan asimetrik bir termal hücre öneriyoruz Asimetrik termal hücre ısıyüklüdür ve elektriksel olarak isothermal operasyon altında boşaltılır, bu nedenle esnekliği, düşük maliyeti ve hafifliği nedeniyle çeşitli uygulamalar için potansiyele sahiptir. Asimetrik termal hücrenin performansı büyük ölçüde oksijen-fonksiyonel grupların içeriğine ve elektrotların kalitesine bağlıdır.
Araştırmacıların protokolü harfiharfiyle izlemeleri önerilmektedir. Görsel gösteri, yeni bir teknik olarak asimetrik termopilin yapısını daha iyi anlamanıza yardımcı olur ve üretim kalitesini sağlar. Prosedürü gösteren Mu Kaiyu ve Wang Xun, yüksek lisans öğrencisi, ve Dr Huang Yu-Ting, bizim laboratuvardan doktora sonrası olacaktır.
Soğuk su banyosu kurmak için, manyetik bir karıştırıcı üzerine çift duvarlı cam kabı yerleştirin ve dış tabaka boyunca buzlu su dolaşın. Kabın içine 100 mililitre sülfürik asit dökün ve manyetik karıştırıcıyı açın. Kabına bir gram sodyum nitrat ekleyin.
Sülfürik asit içeren kabına bir gram pul grafit ekleyin ve soğuk banyoda bir saat karıştırın. Bir saat sonra, yavaş yavaş çözeltiye potasyum permanganat altı gram ekleyin. Karışımı iki saat daha karıştırın.
İki saat sonra, dış tabakadaki buzlu suyu 35 santigrat derece sıcaklıkta suyla değiştirin. Daha fazla işlem için reaksiyon ortamını 35 dereceye değiştirin. Yarım saat karıştırarak grafitin oksidasyonuna devam edin.
Kabın içine 46 mililitre deiyonize su ekleyin, bu da kabın sıcaklığını 80 ila 90 santigrat dereceye çıkaracak. Grafen oksit sentezi yoğun bir reaksiyondur. Lütfen protokolü sıkı bir şekilde takip edin ve deneyleri uygun laboratuvar güvenlik ekipmanlarıyla film başlığında gerçekleştirin.
140 mililitre deiyonize su ve 20 mililitre hidrojen peroksit ekleyin. Bunun sonucunda ortaya çıkacak grafen oksitin altın parçacıklarına bakın. Grafen oksit süspansiyon yedi pH ulaşana kadar seyreltik hidroklorik asit ve deiyonize su ile iyice birkaç kez ürün yıkayın.
Yıkanmış grafen oksit süspansiyonu bir gecede dondurun. Su tamamen buharlaşana kadar dondurucuda kurutun. Grafen oksit, karbon siyahı ve PVDF'yi 75-15 ila 10 arasında bir kütle oranında karıştırın ve cam bir şişeye koyun.
Grafen oksit-karbon siyah-PVDF karışımının kütlesinin dört katı olan bir miktar çözücü N-Metil-2-pyrrolidone'yi ölçün. Çözücüyu katı karışıma damlatın. Bir yapıştırmak için bir mikser kullanın.
Çözücü ve katıyı 2,000 RPM'de 30 dakika karıştırın. Sonra, 1, 200 RPM iki dakika için köpük de-köpük. Macun, santimetre kare başına 8 ila 15 miligram lık bir toplu yüklemeye sahip olana kadar macunu karbon kağıda yapıştırın.
40 derecede dört saat kurutun. Karboksimetilselüloz çözeltisi hazırlamak için CMC tozunu deiyonize suda ağırlık olarak %1 oranında çözün. 10 saat karıştırın.
Sonra, bir kabına 50 miligram gluko-zümrüt-baz polyaniline ve 10 miligram karbon siyahı ekleyin. Sonra, kabına karboksimetilselüloz çözeltisi 150 mikrolitre ekleyin. 12 saat boyunca bir manyetik karıştırıcı ile karıştırın.
Polyaniline bulamaç hazırlanması tamamlamak için, kabına% 40 stiren-bütadine çözeltisi altı mikrolitre ekleyin ve başka bir 15 dakika karıştırın. Doktor bıçak coater üzerine karbon kağıt bir parça yerleştirin. Karbon kağıdın önde gelen kenarına karışık polyaniline bulamaç bırakın.
Bıçak-coat karbon kağıt üzerinde 400 mikrometre kalınlığında bir film üretmek için bulamaç. Kaplamayı 50 derecede dört saat kurutun. Uygun boyuta titanyum folyo keserek akım kollektörleri olun.
Bir nikel sekmesine folyo her parça bağlamak için 20 kilohertz ultrasonik nokta kaynak makinesi kullanın. Grafen oksit elektrot ve poliyanin elektrot arasına gözenekli, hidrofilik, polipropilen esaslı ayırıcı yerleştirin. Her elektrot bir akım toplayıcı ile yığını.
Alüminyum lamine filmelektrotları paketleyerek asimetrik termal elektro-kimyasal hücre kesesini veya asimetrik termifoyu monte edin. Kompakt bir vakum mühürleyici kullanarak, alüminyum lamine filmin üç tarafını dört saniye boyunca kapatın. Kese içine 500 mikrolitre tek molar potasyum klorür elektrolit enjekte edin ve 10 dakika boyunca dengede olmasını bekleyin.
Sonra, aşırı elektrolit ivezne. Kesenin son tarafını vakum lu mühürle yapıştırın. İyi termal temas sağlamak için kese hücresi arayüzlerine termal macun uygulayın.
Sıcaklık kontrol sistemini kurmak için asimetrik termohücreyi iki termoelektrik modül arasına yerleştirin. Hücrenin üst ve alt taraflarına termal çiftler yerleştirin. Asimetrik termohücrenin elektrokimyasal testlerini gerçekleştirmek için bir potansiyostat kullanın.
Termal şarjı açık devre modunda gerçekleştirin. Elektrikboşaltma işlemini kapalı modda, sabit bir akımda gerçekleştirin. Oda sıcaklığında açık devre koşullarında delta-v olmayan dahili voltaj gözlendi.
Asimetrik termopil oda sıcaklığından yüksek sıcaklığa ısıtıldığında, elektronlar grafen oksit yüzeyine taşındıkça hücre gerilimi artmıştır. Harici bir yük bağlandığında, asimetrik termopil boşaltıldı. Asimetrik termopil oda sıcaklığından 70 santigrat dereceyüksek bir sıcaklığa ısıtıldığında, açık devre potansiyeli 0,185 volta ulaştı.
Asimetrik termik hücrenin boşalması 0.1 miliamper sabit akım altında gerçekleştirildi. Çıkış elektrik çalışması, boşaltma geriliminin şarj kapasitesi üzerinden entegre edilmesiyle hesaplanmıştır. Asimetrik termik hücre, Carnot verimliliğinin %25,3'üne eşdeğer %3,32'lik bir enerji dönüşüm verimliliğine ulaşmıştır.
Diğer termoelektrokimyasal sistemlerle karşılaştırıldığında, asimetrik termopilin enerji dönüşüm verimliliği 70 santigrat derecede elde edilen en yüksek sıcaklıktır. Asimetrik termik hücre, çok çeşitli senaryolarda atık ısıyı elektriğe dönüştürmek için kullanılma potansiyeline sahiptir. Oksijen fonksiyonel grupları grafen oksit termal psödo-kompaktif etkisi için gereklidir.
Grafen oksit sentezinin kalitesi ve 3.4 adımda yüklenen malzemeler önemlidir. Elektrot malzemelerinin değiştirilmesiyle asimetrik termohücrelerin verimliliği ve securability'i geliştirilebilir. Örneğin, anod olarak Prusya mavisi analog kullanarak.
Bu teknoloji ilk olarak isothermal operasyonlar altında ısıdan elektriğe dönüşüm araştırdı ve termal elektrokimyasal sistemlerde devrim yarattı.
