Preparazione e valutazione dei compositi ibridi di combustibile chimico e multi-walled nanotubi di carbonio nello studio di termoelettrico Waves

Summary

Viene presentato un protocollo per condurre esperimenti sulle onde termoelettriche. Vengono descritte la sintesi di compositi ibridi di un combustibile chimico e di un materiale micro/nanostrutturato, la produzione di un generatore di onde termoelettriche e i metodi per misurare i fenomeni fisici corrispondenti.

Abstract

Quando viene acceso un combustibile chimico in una certa posizione in un composito ibrido del combustibile e un materiale / nanostrutturato micro, combustione chimica avviene lungo l'interfaccia tra i materiali combustibili e core. Contemporaneamente, cambiamenti dinamici potenziali termici e chimici in materiali micro / nanostrutturati comportano la generazione di energia elettrica concomitante indotta da trasferimento di carica nella forma di un impulso di tensione elevata potenza. Dimostriamo l'intera procedura di un esperimento onda termoelettrico, dalla sintesi alla valutazione. Thermal deposizione di vapore chimico e il processo di impregnazione a umido sono rispettivamente impiegati per la sintesi di una matrice nanotubo di carbonio a pareti multiple e un composito ibrido di acido picrico azide / sodio / nanotubi a parete multipla. I compositi ibridi preparati sono utilizzati per fabbricare un generatore di onde termoelettrico con elettrodi di collegamento. La combustione del composito ibrido viene avviato mediante riscaldamento laser o Joule-riscaldamento, e the corrispondente propagazione combustione, generazione di energia elettrica diretta, ed in tempo reale le variazioni di temperatura sono misurati usando un sistema ad alta velocità microscopia, un oscilloscopio, e un pirometro ottico, rispettivamente. Inoltre, le strategie fondamentali da adottare nella sintesi di composito ibrido e l'avvio di loro combustione che migliorano il trasferimento di energia delle onde termoelettrico generale vengono proposti.

Introduction

Combustibili chimici hanno molto alta densità di energia e sono stati ampiamente utilizzati come fonti energetiche utili in una vasta gamma di applicazioni, dai microsistemi ai macrosistemi. ¹ In particolare, molti ricercatori hanno cercato di utilizzare combustibili chimici come fonte di energia per la prossima generazione di micro / nanosistemi tecnologie basate su ^2. Tuttavia, a causa della difficoltà di integrazione di componenti di conversione di energia in spazi estremamente ridotti in micro / nanodispositivi, ci sono limiti fondamentali per la conversione di combustibili chimici in energia elettrica. Pertanto, la combustione di combustibi....

Protocol

1. Sintesi di allineata verticalmente a parete multipla nanotubi di carbonio (VAMWCNTs)

1. Preparazione di wafer e deposizione di strati catalitici
   1. Preparare un tipo n (100) Si wafer.
   2. Deposito 250-nm di spessore SiO ₂ strati sul wafer di Si per ossidazione termica o metodi alternativi come sputtering. Iniettare 200 sccm di O ₂ per 3 ore 20 min a 1000 ° C in un forno orizzontale.
   3. Utilizzare Al bulk ₂ O ₃ (99,9%) come un multi-polverizzazione (potenza RF: 1,000 W) sorgente e depositare a 10 nm di spessore Al ₂ O ₃ (99,9%) strato sullo strato SiO _2. Utilizza....

Results

L'array MWCNT allineati, come materiale di base per le onde nanostrutturato termoelettrico, è stato sintetizzato da TCVD, ^11-13 come mostrato in Figura 4A. Il diametro di MWCNT come coltivati ​​è 20-30 nm (Figura 4B). Il composito ibrido allineata delle picrico acido / sodio azide / MWCNT è mostrato in Figura 5A. Questo composto è stato sintetizzato dal processo di impregnazione a umido, ¹⁴ come descritto nella sezione del protocollo. Per formare u.......

Discussion

I protocolli di esperimenti onda termoelettrico coinvolgono passaggi critici che consentono ideale propagazione dell'onda termica e produzione di energia elettrica. Innanzitutto, la posizione specifica di accensione e il corrispondente trasferimento di reazione sono notevoli fattori che determinano la conversione di energia dalle onde termoelettrico. Accensione ad una estremità del composito ibrido lanciato guidato combustione lungo le interfacce tra i materiali di base e combustibili chimici in una direzione. Tutta.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Wafer di silicio di tipo n da 4	Unisill	4" Si-wafer
Al2O3	TAEWON	A-1008	99,9999% Purezza
Fe	Sigma Aldrich	267945	99,9999% Purezza
Ar	Seoul gas speciale	Ar(N60)	99,9999% Purezza
C2H4	Seoul gas speciale	C2H4	99,5% Purezza
H2	Seoul gas speciale	H2(N60)	99,9999% Purezza
Pasta d'argento	Fujikura Kasei	D-550
Acido picrico	Sigma Aldrich	197378	> 98% Purezza Altamente tossico
Sodio azide	Sigma Aldrich	S2002	> 99,5% Purezza
Acetonitrile	Sigma Aldrich	271004	99,8% Purezza
Alimentatore	Mastech	HY3010
TCVD	Scientech	TCVD
Oscilloscopio	Tektronix	DPO2004B
Sistema di microscopia ad alta velocità	Phantom	V7.3