Подготовка и оценка гибридный композитов химического топлива и многослойных углеродных нанотрубок в исследовании термоэдс волн

Общая цель этой процедуры состоит в том, чтобы продемонстрировать генерацию электрической энергии путем химического сгорания из термоэнергетических волн. Это достигается путем предварительной подготовки наноматериалов ядра, таких как многостенные углеродные нанотрубки, путем термического химического осаждения из газовой фазы. Второй этап – синтез гибридного композита из наноматериалов ядра и химических топлив методом мокрой пропитки.

Далее изготавливаются генераторы тепловых волн, состоящие из гибридных композитов и прилагаемых электродов. Медные электроды соединены с гибридными композитами серебряной пастой. Заключительным этапом является измерение выходного напряжения, соответствующей температуры и скорости распространения реакции от волн термомощности с помощью осциллографа, оптических параметров и высокоскоростной микроскопической системы.

В конечном счете, протокол экспериментов с термоэнергетическими волнами показывает критические шаги, которые позволяют использовать термоэнергетические волны для оптимизации распространения тепловых волн и выработки электрической энергии. Основное преимущество этого метода перед существующими методами, такими как обычное сжигание для производства электрической энергии, заключается в том, что нет необходимости в механических частях, таких как компрессор или турбина. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в новых типах источников питания для микро- и наномасштабной области, таких как умные приложения для пыли, микро- и наноробототехника и приводы, поскольку он напрямую генерирует высокую удельную мощность с использованием химического топлива с высокой плотностью энергии.

Кроме того, тепловая волна генерируется без каких-либо механических движущихся частей, поэтому генератор может быть усадочным и интегрированным в микро- и наномасштабе. Во-первых, предварительно подготовленные слои оксида железа и алюминия на диоксиде кремния, силиконовые пластины в кварцевую лодочку, которая имеет размеры 120 миллиметров на 30 миллиметров, помещают кварцевую лодочку внутрь двухдюймовой кварцевой трубки из термохимических паров. Осаждение происходит после изготовления многостенной матрицы углеродных нанотрубок, аккуратно отделенной от пластины, для получения отдельно стоящих многостенных древесных углеродных нанотрубок.

Для приготовления химического топлива растворите шесть граммов порошка пири-кислоты, выпаренного из пири-кислоты, в 100 миллилитрах ацетонитрила. При этом шесть граммов азида натрия растворяются в 100 миллилитрах деионизированной воды. Чтобы синтезировать гибридный композит, измерьте массу отдельного леса из углеродных нанотрубок Multi Wat с помощью микровесов.

Затем подтвердите выровненные структуры многослойного углеродного леса с помощью сканирующей электронной микроскопии. Проверьте, поддерживается ли выровненная структура по всему многостенному лесу углеродных нанотрубок. Затем добавьте 25 микролитров раствора пирикислотной кислоты на вершину многостенной углеродной нанотрубки, чтобы топливо проникло в поры леса.

Оставьте образец на 30 минут, чтобы уменьшить пленочный массив и позволить пири-кислоте полностью проникнуть в поры, пока весь ацетилнитрил не испарится. На этом этапе погрузите многостенные углеродные нанотрубки, покрытые пирикислотой, в 25 микролитров ранее приготовленного раствора азида натрия с образованием 2 4 6 тринитрооксида натрия и азида водорода путем влажной пропитки. Дав растворителю испариться из образца в течение 30 минут, измерьте массу отдельного гибридного композита из топлива и мульти углеродных нанотрубок Walt с помощью микровесов.

Затем сравните итоговую массу, чтобы рассчитать массовое соотношение топливного слоя и многоканальных углеродных нанотрубок, используя следующее уравнение. Прикрепите медную ленту к обоим концам предметного стекла, чтобы она действовала как электроды для подключения к осциллографу, который измеряет прямое выходное напряжение от тепловой волны мощности. После этого с помощью серебряной пасты соедините медную ленту с обоими концами гибридного композита.

После того, как серебряная паста станет твердой и соединение будет зафиксировано, используйте мультиметр для измерения электрического сопротивления гибридного композита внутри поликарбонатной камеры. Для безопасности закрепите генератор термоэлектрических волн на оптическом столе с помощью зажимов. Затем используйте зажимы типа «крокодил» для подключения медных электродов к осциллографу для измерения выходного напряжения.

Настройка высокоскоростной системы микроскопии для регистрации распространения горения от генератора. Включите светодиодную лампу для четкой записи изображений с высоким разрешением перед генератором термоэлектрических волн. Затем установите скорость записи на уровне 5 000 кадров в секунду.

После подготовки сильноточного источника питания и никель-хромового провода подключите провод к сильноточному источнику питания и нагрейте его. Обеспечьте мягкий контакт между нагретой никелевой проволокой и химическим топливом на гибридном композите до тех пор, пока в генераторе термоэлектрических волн не начнется горение. Когда генератор запустит термоэнергетическую волну, установите частоту кадров записи на 5 000 кадров в секунду в высокоскоростную камеру.

Запись триггера в начале распространения термоэнергетической волны. Затем запишите снимки в виде высокоскоростных фотографических изображений с помощью высокоскоростной системы микроскопии и извлеките количество записанных кадров от начала до конца распространения термоэнергетических волн. На этом этапе запишите сигнал напряжения от начала до конца распространения термовольной волны с помощью осциллографа, извлеките импульс выходного напряжения.

Наконец, рассчитайте скорость распространения реакции, выделив положение фронта реакции на отдельных кадрах в системе высокоскоростной микроскопии и используя следующее уравнение. Здесь показана выровненная многократная массив углеродных нанотрубок в качестве основного наноструктурированного материала для термоэнергетических волн. Диаметр выращенных многократных углеродных нанотрубок Walt составляет от 20 до 30 нанометров.

Здесь представлен выровненный гибридный композит из пири-кислоты, азида натрия, многостенных углеродных нанотрубок. Смесь азида натрия приновой кислоты образовывала одномерную структуру, которая усиливала горение. После изготовления термоэнергетического волнового генератора система высокоскоростной микроскопии зафиксировала распространение горения.

Двойной нагрев вызвал возгорание, и оно быстро трансформировалось, так как самораспространяющаяся химическая реакция вдоль выровненного направления многостенных углеродных нанотрубок одновременно получала одновременное преобразование электрической энергии с помощью синхронизированного осциллографа. Никель-хромовая проволока, используемая для зажигания, контактировала только с топливным составом на гибридном композите, и не было никаких помех от внешнего электрического сигнала. Пытаясь выполнить эту процедуру, важно помнить о том, где должны быть выровнены гибридные структуры между химическим топливом и ближе к углеродной девятиугольной трубке.

В наших оптимизированных шагах метод использования топлива должен быть в 10 раз ниже, чем у нескольких углеродных трубок для высоких тел с единым национальным распространением волн сгорания после его разработки. Этот метод проложил путь исследователям в области генерации или сбора урожая для изучения высокой удельной мощности микронаноразмеров от химического горения. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее понимание того, как химическая энергия в топливе камеры сгорания может преобразовываться в тепловую и электрическую энергию в тепловых волнах, а также как она может быть спроектирована и оптимизирована для управления распространением тепла и яблочным напряжением.

Не забывайте, что работа с легковоспламеняющимися материалами, такими как химическое топливо, может быть чрезвычайно опасной, и при выполнении процедуры всегда следует принимать меры предосторожности, такие как сброс в камеру или контроль количества химических веществ.