Thermopower तरंगों का अध्ययन में रासायनिक ईंधन और बहु-दीवार कार्बन नैनोट्यूब का हाइब्रिड कंपोजिट की तैयारी और मूल्यांकन
Summary
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.
Abstract
ईंधन और एक माइक्रो / nanostructured सामग्री का एक संकर कम्पोजिट में एक निश्चित स्थान पर एक रासायनिक ईंधन प्रज्वलित किया जाता है, रासायनिक दहन ईंधन और कोर सामग्री के बीच इंटरफेस के साथ होता है। इसके साथ ही, सूक्ष्म / सामग्री nanostructured भर में थर्मल और रासायनिक क्षमता में गतिशील परिवर्तन एक उच्च उत्पादन में वोल्टेज पल्स के रूप में चार्ज हस्तांतरण द्वारा प्रेरित सहवर्ती विद्युत ऊर्जा उत्पादन में परिणाम। हम संश्लेषण से मूल्यांकन करने के लिए, एक thermopower लहर प्रयोग करने की पूरी प्रक्रिया प्रदर्शित करता है। थर्मल रासायनिक वाष्प जमाव और गीला संसेचन प्रक्रिया क्रमशः एक बहु-दीवार कार्बन नैनोट्यूब सरणी के संश्लेषण और Picric एसिड / सोडियम azide / बहु-दीवार कार्बन नैनोट्यूब के एक संकर समग्र के लिए कार्यरत हैं। तैयार संकर कंपोजिट जोड़ने इलेक्ट्रोड के साथ एक thermopower लहर जनरेटर निर्माण करने के लिए इस्तेमाल कर रहे हैं। संकर समग्र दहन लेजर हीटिंग या जौल-हीटिंग, और वें द्वारा शुरू की हैई इसी दहन प्रचार, सीधे विद्युत ऊर्जा उत्पादन, और वास्तविक समय तापमान में परिवर्तन क्रमश: एक उच्च गति माइक्रोस्कोपी प्रणाली, एक आस्टसीलस्कप, और एक ऑप्टिकल पाइरोमीटर का उपयोग करके मापा जाता है। इसके अलावा, महत्वपूर्ण रणनीतियों संकर समग्र और समग्र thermopower तरंग ऊर्जा हस्तांतरण में वृद्धि है कि उनके दहन की दीक्षा के संश्लेषण में अपनाया जाने का प्रस्ताव है।
Introduction
रासायनिक ईंधन बहुत ही उच्च ऊर्जा घनत्व है और व्यापक रूप से macrosystems को माइक्रोसिस्टम्स से आवेदनों की एक विस्तृत रेंज में उपयोगी ऊर्जा स्रोत के रूप में इस्तेमाल किया गया है। एक विशेष रूप से, कई शोधकर्ताओं अगली पीढ़ी के सूक्ष्म / NanoSystems के लिए ऊर्जा स्रोत के रूप में रासायनिक ईंधन का उपयोग करने के लिए प्रयास किया है आधारित प्रौद्योगिकियों। 2 हालांकि, सूक्ष्म / nanodevices में अत्यंत छोटे रिक्त स्थान में ऊर्जा रूपांतरण घटकों को एकीकृत करने में कठिनाई के कारण, विद्युत ऊर्जा में रासायनिक ईंधन के रूपांतरण के लिए मौलिक सीमाएं हैं। इसलिए, रासायनिक ईंधन के दहन में मुख्य रूप से इस तरह के nanothermites या microactuators के रूप में सूक्ष्म / nanodevices में रासायनिक या यांत्रिक ऊर्जा के उत्पादन के लिए नियोजित किया गया है। 1,3
Thermopower लहरों-एक नव विकसित ऊर्जा रूपांतरण अवधारणा है बिजली ईन करने के लिए सीधे एक ईंधन के रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए एक पद्धति के रूप में काफी ध्यान आकर्षित कियाकिसी भी परिवर्तित घटकों का उपयोग किए बिना rgy। 4,5 Thermopower तरंगों को एक रासायनिक ईंधन का एक संकर समग्र और एक माइक्रो / nanostructured सामग्री का उपयोग कर उत्पन्न किया जा सकता है। एक संकर कम्पोजिट में एक निश्चित स्थान पर रासायनिक ईंधन प्रज्वलित किया जाता है तो 5, रासायनिक दहन साथ होता है रासायनिक ईंधन और माइक्रो / nanostructured सामग्री के बीच इंटरफेस। इसके साथ ही, एक उच्च उत्पादन में वोल्टेज पल्स के रूप में चार्ज हस्तांतरण द्वारा प्रेरित सहवर्ती विद्युत ऊर्जा उत्पादन में कोर माइक्रो / nanostructured सामग्री परिणाम भर में थर्मल और रासायनिक क्षमता में गतिशील परिवर्तन। यह ऐसी बहु-दीवार कार्बन नैनोट्यूब (MWCNTs) 4-6 और जेडएनओ, सात द्विपक्षीय दो ते 3, 8 एस.बी. दो ते 3, 9 और MNO 2 के रूप में विविध सूक्ष्म / सामग्री nanostructured 10 माइक्रो / सामग्री nanostructured संकर कंपोजिट की अनुमति है कि साबित हो गया है thermopower तरंगों का उपयोग और रासायनिक थर्मल बिजली दिखाने के लिएकैलोरी ऊर्जा रूपांतरण। विशेष रूप से, एक उच्च Seebeck गुणांक के साथ कोर सामग्री केवल प्रचारित दहन से उच्च उत्पादन voltages की पीढ़ी के लिए सक्षम है। हालांकि, इस तरह के रासायनिक ईंधन, ईंधन / कोर-सामग्री, निर्माण की प्रक्रिया की बड़े पैमाने अनुपात, और इग्निशन शर्तों के मिश्रण के रूप में समान कंपोजिट, से संबंधित अन्य मानकों समीक्षकों thermopower लहरों के समग्र गुणों को प्रभावित।
इस के साथ साथ, हम विनिर्माण प्रक्रियाओं, एक गठबंधन रासायनिक ईंधन के गठन, और ईंधन / कोर माल की बड़े पैमाने अनुपात thermopower लहर प्रदर्शन को प्रभावित कैसे दिखा। थर्मल रासायनिक वाष्प जमाव (TCVD) द्वारा गढ़े एक MWCNT सरणी के आधार पर, हम एक रासायनिक ईंधन और MWCNTs के एक संकर समग्र thermopower लहर ऊर्जा उत्पादन के लिए तैयार किया जाता है कैसे दिखा। ऊर्जा रूपांतरण के मूल्यांकन के लिए सक्षम बनाता है कि प्रयोगात्मक स्थापना की डिजाइन इस तरह के दहन propagati के रूप में प्रक्रियाओं के लिए प्रयोगात्मक माप इसी के साथ शुरू की हैपर और सीधे विद्युत ऊर्जा उत्पादन। इसके अलावा, हम polarity के गतिशील उत्पादन में वोल्टेज और विशिष्ट सत्ता शिखर-महत्वपूर्ण विद्युत ऊर्जा रूपांतरण निर्धारित करता है के द्वारा वितरण वर्णित है कि प्रदर्शित करता है। इस अध्ययन में ऊर्जा उत्पादन बढ़ाने के लिए विशेष रणनीति प्रदान करेगा, और thermopower लहरों के अंतर्निहित भौतिक विज्ञान को समझने में मदद मिलेगी। इसके अलावा, यहां वर्णित निर्माण की प्रक्रिया और प्रयोगों thermopower लहरों पर अनुसंधान के अवसरों का विस्तार करने में मदद, साथ ही रासायनिक थर्मल विद्युत ऊर्जा रूपांतरण पर होगा।
Protocol
Representative Results
Discussion
thermopower लहर प्रयोगों के प्रोटोकॉल आदर्श थर्मल लहर प्रसार के साथ-साथ विद्युत ऊर्जा पीढ़ी सक्षम है कि महत्वपूर्ण कदम शामिल है। सबसे पहले, इग्निशन का विशिष्ट स्थान है और इसी की प्रतिक्रिया स्थानांतरण thermopower ?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस काम के लिए वित्त पोषित कोरिया विज्ञान और इंजीनियरिंग फाउंडेशन के माध्यम से शिक्षा, विज्ञान और प्रौद्योगिकी (एनआरएफ-2013R1A1A1010575), मंत्रालय द्वारा और नैनो अनुसंधान एवं विकास कार्यक्रम द्वारा वित्त पोषित कोरिया के राष्ट्रीय अनुसंधान फाउंडेशन (एनआरएफ), के माध्यम से बेसिक साइंस रिसर्च प्रोग्राम द्वारा समर्थित किया गया शिक्षा, विज्ञान और प्रौद्योगिकी मंत्रालय (एनआरएफ-2012M3A7B4049863) द्वारा।
Materials
| 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 |
References
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