Name: asymmetric thermoelectrochemical cell for harvesting low-grade heat under isothermal operation
Uploaded: 2020-02-05T14:00:00
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Os autores reconhecem a discussão construtiva com o Prof. D.Y.C. Leung e o Dr. Y. Chen (Universidade de Hong Kong), Prof. M.H.K. Leung (City University of Hong Kong), Dr. W. S. Liu (Southern University of Science and Technology) e Mr. Frank H.T. Leung (Techskill [Asia] Limited). Os autores reconhecem o apoio financeiro do Fundo Geral de Pesquisa do Conselho de Bolsas de Pesquisa da Região Administrativa Especial de Hong Kong, china, o Prêmio nº 17204516 e 17206518, e do Fundo de Inovação e Tecnologia (Ref: ITS/171/16FX).

1. Preparação do eletrodo de óxido de grafeno
<ol><li>Síntese de óxido de grafeno através do método de Hummer modificado<ol>
<li>As etapas 1.1.2 e 1.1.3 ocorrem a uma temperatura baixa (<0 °C). Circule água gelada fluindo através da camada externa de um copo de vidro de parede dupla colocado em um agitador magnético para criar condições de baixa temperatura para os reagentes dentro.</li>
		<li>Misture 1 g de nitrato de sódio (NaNO3)com 100 mL de ácido sulfúrico (H2SO4, g...

<ol>
	<li>Chu, S., Majumdar, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Opportunities+and+Challenges+for+A+Sustainable+Energy+Future.">Opportunities and Challenges for A Sustainable Energy Future.</a> Nature. 488, 294 (2012).</li><li>Forman, C., Muritala, I. K., Pardemann, R., Meyer, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimating+the+Global+Waste+Heat+Potential.">Estimating the Global Waste Heat Potential.</a> Renewable and Sustainable Energy Reviews. 57, 1568-1579 (2016).</li><li>Gur, I., Sawyer, K., Prasher, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Searching+for+A+Better+Thermal+Battery.">Searching for A Better Thermal Battery.</a> Science. 335 (6075), 1454-1455 (2012).</li><li>He, R., Schierning, G., Nielsch, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermoelectric+Devices:+A+Review+of+Devices,+Architectures,+and+Contact+Optimization.">Thermoelectric Devices: A Review of Devices, Architectures, and Contact Optimization.</a> Advanced Materials Technologies. 3 (4), 1700256 (2018).</li><li>Abraham, T. J., MacFarlane, D. R., Pringle, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+Seebeck+Coefficient+Redox+Ionic+Liquid+Electrolytes+for+Thermal+Energy+Harvesting.">High Seebeck Coefficient Redox Ionic Liquid Electrolytes for Thermal Energy Harvesting.</a> Energy &amp; Environmental Science. 6 (9), 2639-2645 (2013).</li><li>Zhang, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+Power+Density+Electrochemical+Thermocells+for+Inexpensively+Harvesting+Low-Grade+Thermal+Energy.">High Power Density Electrochemical Thermocells for Inexpensively Harvesting Low-Grade Thermal Energy.</a> Advanced Materials. 29 (12), 1605652 (2017).</li><li>Duan, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aqueous+Thermogalvanic+Cells+with+A+High+Seebeck+Coefficient+for+Low-Grade+Heat+Harvest.">Aqueous Thermogalvanic Cells with A High Seebeck Coefficient for Low-Grade Heat Harvest.</a> Nature Communications. 9 (1), 5146 (2018).</li><li>Im, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-Efficiency+Electrochemical+Thermal+Energy+Harvester+Using+Carbon+Nanotube+Aerogel+Sheet+Electrodes.">High-Efficiency Electrochemical Thermal Energy Harvester Using Carbon Nanotube Aerogel Sheet Electrodes.</a> Nature Communications. 7, 10600 (2016).</li><li>Hu, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Harvesting+Waste+Thermal+Energy+Using+A+Carbon-Nanotube-Based+Thermo-Electrochemical+Cell.">Harvesting Waste Thermal Energy Using A Carbon-Nanotube-Based Thermo-Electrochemical Cell.</a> Nano Letters. 10 (3), 838-846 (2010).</li><li>Poletayev, A. D., McKay, I. S., Chueh, W. C., Majumdar, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+Electrochemical+Heat+Engines.">Continuous Electrochemical Heat Engines.</a> Energy and Environmental Science. 11 (10), 2964-2971 (2018).</li><li>Qian, W., Li, M., Chen, L., Zhang, J., Dong, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improving+Thermo-Electrochemical+Cell+Performance+by+Constructing+Ag-MgO-CNTs+Nanocomposite+Electrodes.">Improving Thermo-Electrochemical Cell Performance by Constructing Ag-MgO-CNTs Nanocomposite Electrodes.</a> RSC Advances. 5 (119), 97982-97987 (2015).</li><li>Lee, S. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Electrochemical+System+for+Efficiently+Harvesting+Low-Grade+Heat+Energy.">An Electrochemical System for Efficiently Harvesting Low-Grade Heat Energy.</a> Nature Communications. 5, 3942 (2014).</li><li>Yang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Charging-Free+Electrochemical+System+for+Harvesting+Low-Grade+Thermal+Energy.">Charging-Free Electrochemical System for Harvesting Low-Grade Thermal Energy.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 111 (48), 17011-17016 (2014).</li><li>Yang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Membrane-Free+Battery+for+Harvesting+Low-Grade+Thermal+Energy.">Membrane-Free Battery for Harvesting Low-Grade Thermal Energy.</a> Nano Letters. 14 (11), 6578-6583 (2014).</li><li>Fukuzumi, Y., Amaha, K., Kobayashi, W., Niwa, H., Mortitomo, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prussian+Blue+Analogues+as+Promising+Thermal+Power+Generation+Materials.">Prussian Blue Analogues as Promising Thermal Power Generation Materials.</a> Energy Technology. 6 (10), 1865-1870 (2018).</li><li>Shibata, T., Fukuzumi, Y., Kobayashi, W., Moritomo, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+Power+Generation+During+Heat+Cycle+Near+Room+Temperature.">Thermal Power Generation During Heat Cycle Near Room Temperature.</a> Applied Physics Express. 11 (1), 017101 (2018).</li><li>Shibata, T., Fukuzumi, Y., Moritomo, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+Efficiency+of+A+Thermocell+Made+of+Prussian+Blue+Analogues.">Thermal Efficiency of A Thermocell Made of Prussian Blue Analogues.</a> Scientific Reports. 8 (1), 14784 (2018).</li><li>Takahara, I., Shibata, T., Fukuzumi, Y., Moritomo, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+Thermal+Cyclability+of+Tertiary+Battery+Made+of+Prussian+Blue+Analogues.">Improved Thermal Cyclability of Tertiary Battery Made of Prussian Blue Analogues.</a> ChemistrySelect. 4 (29), 8558-8563 (2019).</li><li>Zhang, F., Liu, J., Yang, W., Logan, B. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Thermally+Regenerative+Ammonia-Based+Battery+for+Efficient+Harvesting+of+Low-Grade+Thermal+Energy+as+Electrical+Power.">A Thermally Regenerative Ammonia-Based Battery for Efficient Harvesting of Low-Grade Thermal Energy as Electrical Power.</a> Energy and Environmental Science. 8 (1), 343-349 (2015).</li><li>Zhu, X., Rahimi, M., Gorski, C. A., Logan, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Thermally-Regenerative+Ammonia-Based+Flow+Battery+for+Electrical+Energy+Recovery+from+Waste+Heat.">A Thermally-Regenerative Ammonia-Based Flow Battery for Electrical Energy Recovery from Waste Heat.</a> ChemSusChem. 9 (8), 873-879 (2016).</li><li>Zhang, F., LaBarge, N., Yang, W., Liu, J., Logan, B. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhancing+Low-Grade+Thermal+Energy+Recovery+in+a+Thermally+Regenerative+Ammonia+Battery+Using+Elevated+Temperatures.">Enhancing Low-Grade Thermal Energy Recovery in a Thermally Regenerative Ammonia Battery Using Elevated Temperatures.</a> ChemSusChem. 8 (6), 1043-1048 (2015).</li></ol>

O aTEC converte energia térmica em eletricidade através de um processo de carregamento térmico ao aquecer de RT a TH e um processo sucessivo de descarga elétrica em TH. Livrando-se da dependência de um gradiente de temperatura ou de um ciclo de temperatura como o TGC e o TREC, o ATEC permite a operação de aquecimento isotherômico durante todo o processo de carregamento e descarga. A tensão induzida térmica é baseada no efeito pseudocapacitivo de GO porque o aquecimento facilita a quimiogr...

A onipresente energia térmica de baixo grau (<100 °C) poderia ser reciclada e convertida em eletricidade1,2, mas em vez disso é desperdiçada. Infelizmente, a recuperação de calor ainda é um grande desafio, pois a conversão de calor de baixo grau para eletricidade geralmente é ineficiente devido ao diferencial de baixa temperatura e à natureza distribuída das fontes de calor3. Pesquisas intensivas têm sido realizadas em materiais e dispositivos termoelétricos (TE) de estado sólido nas últimas décadas, mas a aplicação escalável de dispositivos TE em um regime de calor de baixo grau é limitada pela baixa eficiência de conversão de energia(ηE)de <2%4.
Abordagens alternativas baseadas no efeito da temperatura nas células eletroquímicas têm sido sugeridas como uma solução para este problema, pois o coeficiente iônico Seebeck (α) de células termoeletroquímicas (TECs) é muito maior do que o dos semicondutores TE5,6. As células termogalvânicas (TGC) utilizam eletrólitos ativos redoxos sanduíches entre dois eletrodos idênticos para gerar uma tensão através da célula quando um gradiente térmico é aplicado. O aquoso Fe(CN)63-/Fe(CN)64- eletrólito em TGCs foi relatado ter um α de -1,4 mV/K e render um ηE de <1%7,8,9,10,11. No entanto, os TGCs sofrem a desvantagem da má condutividade iônica do eletrólito líquido, que é cerca de três ordens de magnitude menor do que a condutividade eletrônica nos materiais TE. A condutividade elétrica poderia ser melhorada, mas essa melhoria é sempre acompanhada por uma maior condutividade térmica, o que leva a um gradiente de temperatura mais baixa. Portanto, o heE dos TGCs é inerentemente limitado devido à troca entre a condução de eletrólito líquido e a exigência de temperatura para as reações redoxas desejadas em cada lado do eletrodo.
Um ciclo eletroquímico termicamente regenerativo (TREC)12,13,14 baseado em um sistema de bateria usando um cátodo hexacyanoferrate de cobre sólido (CuHCF) e um ânodo Cu/Cu+ foi recentemente relatado. O TREC é configurado como uma célula de bolsa para melhorar a condução do eletrólito, mostrando um α de −1,2 mV/K e atingindo um alto de 3,7% (21% do seucarnot) quando operado a 60 °C e 10 °C. No entanto, um limite do TREC é que a eletricidade externa é necessária no início do processo para carregar os eletrodos em cada ciclo térmico, levando a complicados projetos do sistema14. Um TREC sem essa limitação pode ser alcançado, mas sofre de uma baixa eficiência de conversão de <1%13. O sistema TREC demonstra que uma bateria termocélula secundária de íons de sódio (SIB) composta por dois tipos de análogos azuis prussianos (PBA) com diferentes valores α pode colher calor de resíduos. A eficiência térmica (η) aumenta proporcionalmente com ΔT. Além disso, ele atinge 1,08%, 3,19% na ΔT = 30 K, 56 K separadamente. A cicvidabilidade térmica é melhorada utilizando PBA15,16,17,18.
Alternativamente, uma bateria de amônia termicamente regenerativa (TRAB) emprega casais redox baseados em cobre [Cu(NH3)42+/Cu e (II)/Cu] que operam com o gradiente de temperatura reversa, trocando a temperatura de eletrolito co-operado com eletrodos positivos e negativos, que produz um heE de 0,53% (13% do carnot). No entanto, este sistema é configurado com dois tanques cheios de eletrólito líquido, causando aquecimento e resfriamento lentos. Além disso, o fluxo de amônia no sistema cria preocupações com segurança, vazamento e estabilidade19,20,21.
Aqui apresentamos uma célula termoeletroquímica assimétrica (aTEC) para conversão de calor-eletricidade que pode ser carregada termicamente e eletricamente descarregada por aquecimento isonômico contínuo sem manter um gradiente de temperatura em uma configuração geométrica ou mudar temperaturas em um ciclo térmico. O aTEC usa eletrodos assimétricos, incluindo um cátodo de óxido de grafeno (GO) e um ânodo polianilina (PANI), e KCl como eletrólito. É carregado termicamente através do efeito termo-pseudocapacitivo de GO e, em seguida, descarregado com a reação de oxidação do PANI. Notavelmente, a aTEC exibe uma alta α de 4,1 mV/K e atinge um heE de 3,32%, o maior já alcançado a 70 °C (25,3% do seuCarnot).

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Alumina laminated film</td>
			<td>Showa Denko</td>
			<td>SPALF C4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbon black</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>H30253.22</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbon paper</td>
			<td>CeTech Co. Ltd</td>
			<td>W0S1009</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carboxymethyl cellulose (CMC)</td>
			<td>Guidechem company</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DC Power supply</td>
			<td>B&#38;K Precision</td>
			<td>Model 913-B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Doctor blade coater</td>
			<td>Shining Energy Co. Ltd</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gamry</td>
			<td>Gamry Instruments</td>
			<td>Reference 3000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Graphite</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>332461-2.5KG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mixer</td>
			<td>Thinky</td>
			<td>ARE-250</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nickel tab</td>
			<td>Tianjin Iversonchem company</td>
			<td></td>
			<td>4 mm width</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N-Methyl-2-pyrrolidone (NMP)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>443778-1L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyaniline (leucoemeraldine base)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>530670-5G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>potassium permanganate (KMnO4)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>223468-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Separator</td>
			<td>CLDP</td>
			<td></td>
			<td>25 um thickness</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium nitrate (NaNO3)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S5506-250G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Styrene butadiene</td>
			<td>Tianjin Iversonchem company</td>
			<td>BM400</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sulfuric acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>320501-2.5L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermoelectric modules</td>
			<td>CUI Inc.</td>
			<td>CP455535H</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Titanum foil</td>
			<td>Qingyuan metal</td>
			<td></td>
			<td>0.03 mm thickness</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

asymmetric thermoelectrochemical cell for harvesting low-grade heat under isothermal operation

O calor de baixo grau está abundantemente disponível no ambiente como calor de resíduos. A conversão eficiente de calor de baixo grau em eletricidade é muito difícil. Desenvolvemos uma célula termoeletroquímica assimétrica (aTEC) para conversão de calor-eletricidade operação isothermal nos processos de carregamento e descarga sem explorar o gradiente térmico ou o ciclo térmico. O aTEC é composto por um cátodo de óxido de grafeno (GO), um ânodo de polianilina (PANI) e 1M KCl como eletrólito. A célula gera uma tensão devido à reação pseudocapacitiva de GO ao aquecer da temperatura ambiente (RT) a uma alta temperatura (TH, ~40-90 °C), e então a corrente é sucessivamente produzida por PANI oxidante quando uma carga elétrica externa é conectada. O aTEC demonstra um notável coeficiente de temperatura de 4,1 mV/K e uma alta eficiência de conversão de calor para eletricidade de 3,32%, trabalhando a um TH = 70 °C com uma eficiência Carnot de 25,3%, revelando uma nova promissora tecnologia termoeletroquímica para recuperação de calor de baixo grau.

A célula de bolsa aTEC foi configurada com eletrodos assimétricos consistindo de um cátodo GO, um ânodo PANI, e preenchido com o eletrólito KCl. A espessura da célula da bolsa mostrada na Figura 1A é de 1 mm, o que facilita condições isontérmicas entre os dois eletrodos, bem como a condução de calor eficiente. As imagens de microscopia eletrônica de varredura (SEM) do cátodo GO e o ânodo PANI revestido em papel carbono são mos...

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Asymmetric Thermoelectrochemical Cell for Harvesting Low-grade Heat under Isothermal Operation

O calor de baixo grau é abundante, mas sua recuperação eficiente ainda é um grande desafio. Relatamos uma célula termoeletroquímica assimétrica usando óxido de grafeno como cátodo e polianilina como ânodo com KCl como eletrólito. Esta célula funciona aquecimento isotherômico, exibindo uma alta eficiência de conversão de calor para eletricidade em regiões de baixa temperatura.

Célula Termoeletroquímica assimétrica para colheita de calor de baixo grau operação isothermal

Low-grade heat is abundantly available in the environment as waste heat. The efficient conversion of low-grade heat into electricity is very difficult. We ...

O calor de baixo grau é abundante, mas a recuperação eficiente de calor de baixo grau ainda é um grande desafio. Então, aqui, propomos uma célula térmica assimétrica com alta eficiência energética acima de 3%A célula térmica assimétrica é carregada termicamente e eletricamente descarregada sob operação isotérmica, por isso tem potencial para várias aplicações, devido à sua flexibilidade, baixo custo e peso leve. O desempenho das células térmicas assimétricas depende fortemente do conteúdo de grupos oxigênio-funcionais e da qualidade dos eletrodos.Os pesquisadores são sugeridos a seguir rigorosamente o protocolo. A demonstração visual ajuda a entender melhor a estrutura da termocélula assimétrica como uma nova técnica, e garante a qualidade da produção. Demonstrando o procedimento estarão Mu Kaiyu e Wang Xun, estudante de pós-graduação, e Dr. Huang Yu-Ting, pós-doutorado do nosso laboratório.Para montar um banho de água fria, coloque um copo de vidro de parede dupla em um agitador magnético e circule água gelada através da camada externa. Despeje 100 mililitros de ácido sulfúrico no béquer, e ligue o agitador magnético. Adicione um grama de nitrato de sódio ao béquer.Adicione um grama de grafite de floco ao béquer contendo o ácido sulfúrico e mexa por uma hora no banho frio. Após uma hora, adicione gradualmente seis gramas de permangã de potássio à solução. Mexa a mistura por mais duas horas.Após duas horas, substitua a água gelada na camada externa pela água a uma temperatura de 35 graus Celsius. Mude o ambiente de reação para 35 graus Celsius para procedimento posterior. Continue a oxidação do grafite mexendo por meia hora.Adicione 46 mililitros de água deionizada no béquer uma gota de cada vez, o que elevará a temperatura do béquer para a faixa de 80 a 90 graus Celsius. A síntese do óxido de grafeno é uma reação intensa. Por favor, siga rigorosamente o protocolo, e realize os experimentos no capô do filme, com equipamentos de segurança de laboratório adequados.Adicione 140 mililitros de água deionizada, e depois 20 mililitros de peróxido de hidrogênio. Procure partículas douradas de óxido de grafeno para aparecer como resultado. Lave o produto completamente várias vezes com ácido clorídrico diluído e água desionizada até que a suspensão do óxido de grafeno atinja um pH de sete.Congele a suspensão do óxido de grafeno lavado durante a noite. Seque-o em um secador congelado até que a água evapora completamente. Misture óxido de grafeno, preto carbono e PVDF em uma proporção de massa de 75 a 15 a 10, e coloque-os em uma garrafa de vidro.Meça uma quantidade de solvente N-Metil-2-pyrrolidone que é quatro vezes a massa da mistura óxido de óxido de carbono-carbono preto-PVDF. Escorra o solvente na mistura sólida. Use uma batedeira para criar uma pasta.Misture o solvente e o sólido a 2.000 RPM por 30 minutos. Em seguida, des espuma a 1.200 RPM por dois minutos. Escove a pasta em papel carbono até que o casaco tenha uma carga em massa de oito a 15 miligramas por centímetro quadrado.Seque por quatro horas a 40 graus Celsius. Para preparar uma solução de carboximetilcelulose, dissolva o pó CMC 1% em peso em água deionizada. Mexa por 10 horas.Em seguida, adicione 50 miligramas de polianilina de base de gluco-esmeraldaine e 10 miligramas de carbono preto a um béquer. Em seguida, adicione 150 microliters da solução carboximetilcelulose ao béquer. Misture com um agitador magnético por 12 horas.Para completar a preparação do chorume polianilino, adicione seis microliters de solução de 40% de estireno-butadieno ao béquer e mexa por mais 15 minutos. Coloque um pedaço de papel carbono no revestimento da lâmina médica. Solte o chorume de polianilina mista na borda principal do papel carbono.Reveste a pasta para produzir uma filme de 400 micrômetros de espessura no papel carbono. Seque o revestimento por quatro horas a 50 graus Celsius. Faça coletores atuais cortando folha de titânio no tamanho apropriado.Use uma máquina de soldagem ultrassônica de 20 kilohertz para conectar cada pedaço de papel alumínio a uma guia de níquel. Coloque um separador poroso, hidrofílico, à base de polipropileno entre o eletrodo de óxido de grafeno e um eletrodo polianilino. Empilhe cada eletrodo com um coletor de corrente.Monte a bolsa térmica assimétrica de células eletroquímculas, ou termocélula assimétrica, embalando os eletrodos em filme laminado em alumínio. Usando um selador de vácuo compacto, sele três lados do filme laminado de alumínio por quatro segundos. Injete 500 microliters de um molar de cloreto de potássio na bolsa e deixe equilibrar por 10 minutos.Então, extrude o excesso de eletrólitos. Sele o último lado da bolsa no selador a vácuo. Aplique pasta térmica em interfaces de célula de bolsa, para garantir um bom contato térmico.Para configurar o sistema de controle de temperatura, empilhe a termocélula assimétrica entre dois módulos termoelétricos. Coloque casais térmicos nos lados superior e inferior da célula. Use um potencialiostat para realizar testes eletroquímicos da termocélula assimétrica.Conduza o carregamento térmico no modo de circuito aberto. Realizar o processo de descarga elétrica em modo fechado, em constante corrente. Uma tensão incorporada, delta-v não, foi observada em condições de circuito aberto à temperatura ambiente.Quando a termocélula assimétrica foi aquecida da temperatura ambiente para a alta temperatura, a tensão celular aumentou à medida que os elétrons se moviam para a superfície do óxido de grafeno. Quando uma carga externa foi conectada, a termocélula assimétrica foi descarregada. Quando a termocélula assimétrica foi aquecida da temperatura ambiente a uma alta temperatura de 70 graus Celsius, o potencial do circuito aberto atingiu 0,185 volts.A descarga da termocélula assimétrica foi realizada sob uma corrente constante de 0,1 miliamperes. O trabalho elétrico de saída foi calculado integrando a tensão de descarregamento sobre a capacidade de carga. A termocélula assimétrica alcançou uma eficiência de conversão de energia de 3,32% equivalente a 25,3% da eficiência carnot.Em comparação com outros sistemas termoelémicos, a eficiência de conversão de energia da termocélula assimétrica é a mais alta já alcançada a 70 graus Celsius. A termocélula assimétrica tem o potencial de ser usada para converter o calor dos resíduos em eletricidade em uma ampla variedade de cenários. Os grupos funcionais de oxigênio são essenciais para o efeito pseudo-compactivo térmico do óxido de grafeno.A qualidade da síntese do óxido de grafeno, e os materiais que carregam na etapa 3.4, são importantes. A eficiência e a securabilidade das termocélulas assimétricas podem ser melhoradas alterando os materiais de eletrodos. Por exemplo, usando o análogo azul prussiano como o ânodo.Esta tecnologia explorou pela primeira vez a conversão calor-eletricidade sob operações isotemais, e revolucionou os sistemas eletroquímicos térmicos.

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Catálise Biológica a Quente: Calorimetria de Titulação Isotérmica para Caracterizar Reações Enzimáticas

Isothermal titration calorimetry (ITC) is a well-described technique that measures the heat released or absorbed during a chemical reaction, using it as ...

Synthetic Methodology for Asymmetric Ferrocene Derived Bio-conjugate Systems via Solid Phase Resin-based Methodology

Metodologia sintética para Asymmetric Ferroceno Derivados Sistemas Bio-conjugadas via Metodologia base de resina em Fase Sólida

Early detection is a key to successful treatment of most diseases, and is particularly imperative for the diagnosis and treatment of many types of cancer. ...

A Simple Method for the Size Controlled Synthesis of Stable Oligomeric Clusters of Gold Nanoparticles under Ambient Conditions

Um método simples para o tamanho Síntese controlada de estáveis ​​Oligoméricas Clusters de nanopartículas em condições ambientais

Reducing dilute aqueous HAuCl4 with sodium thiocyanate (NaSCN) under alkaline conditions produces 2 to 3 nm diameter nanoparticles. Stable grape-like ...

Analyzing the Photo-oxidation of 2-propanol at Indoor Air Level Concentrations Using Field Asymmetric Ion Mobility Spectrometry

Analisando a foto-oxidação do 2-propanol em concentrações de nível de ar interno usando espectrometria de mobilidade do campo Ion assimétrica

We demonstrate a versatile protocol to be used for determining the effectiveness of photocatalysts in degrading indoor air concentration (ppb) volatile ...

Phase Behavior of Charged Vesicles Under Symmetric and Asymmetric Solution Conditions Monitored with Fluorescence Microscopy

Comportamento de fase de vesículas carregadas em solução simétrica e assimétrica condições monitoradas com microscopia de fluorescência

Phase-separated giant unilamellar vesicles (GUVs) exhibiting coexisting liquid-ordered and liquid-disordered domains are a common biophysical tool to ...

Liquid-cell Transmission Electron Microscopy for Tracking Self-assembly of Nanoparticles

Microscopia eletrônica de transmissão de líquido-celular para rastreamento auto-montagem de nanopartículas

Drying a nanoparticle dispersion is a versatile way to create self-assembled structures of nanoparticles, but the mechanism of this process is not fully ...

Time-resolved Photophysical Characterization of Triplet-harvesting Organic Compounds at an Oxygen-free Environment Using an iCCD Camera

Tempo-resolvido compostos orgânicos de Photophysical caracterização dos Triplet-colheita em um livre de oxigênio ambiente usando uma câmera de iCCD

Here, we present a sensible method of the acquisition and analysis of time-resolved photoluminescence using an ultrafast iCCD camera. This system enables ...