Summary
חום בדרגה נמוכה הוא שופע, אבל ההחלמה היעילה שלה הוא עדיין אתגר גדול. אנו מדווחים על תא תרמוכימי אסימטרי באמצעות תחמוצת גראפן כמו קתודה ו פוליאנילין כמו אנאודה עם kcl כמו אלקטרוליט. תא זה עובד תחת חימום איזותרמי, המציגות יעילות גבוהה המרה חום לחשמל באזורים בטמפרטורה נמוכה.
Abstract
חום בדרגה נמוכה זמין בשפע בסביבה כמו חום פסולת. ההמרה היעילה של חום בדרגה נמוכה לחשמל קשה מאוד. פיתחנו תא תרמוכימי (בטק) אסימטרית להמרת חום-לחשמל תחת הפעולה איזותרמי בתהליכי טעינה והעתקה מבלי לנצל את המעבר התרמי או את המחזור התרמי. הבטק מורכב מ תחמוצת גראפן (GO) קתודה, פוליאנילין (PANI) אנאודה, ו-1M KCl כמו אלקטרוליט. התא יוצר מתח עקב תגובה מדומה מדומה של GO כאשר החימום מטמפרטורת החדר (RT) לטמפרטורה גבוהה (TH, ~ 40-90 ° c), ולאחר מכן הנוכחי הוא המיוצר ברציפות על ידי אוקסיגון PANI כאשר עומס חשמלי חיצוני מחובר. בטק ממחיש מקדם טמפרטורה יוצאת דופן של 4.1 mV/K ו חום גבוה לחשמל המרה יעילות של 3.32%, עובד ב-TH = 70 ° צ' עם carnot יעילות של 25.3%, חשיפת טכנולוגיה חדשה מבטיחה התרמואלקטרוכימי להתאוששות חום בדרגה נמוכה.
Introduction
בכל מקום אנרגיה ברמה נמוכה (< 100 ° c) יכול להיות ממוחזרים והמרה לחשמל1,2 אבל הוא בזבז. למרבה הצער, שחזור החום הוא עדיין אתגר גדול, כי המרת חום בדרגה נמוכה לחשמל הוא בדרך כלל לא יעיל בשל ההפרש בטמפרטורה נמוכה ואת האופי המופץ של מקורות חום3. מחקר אינטנסיבי נערך במצב מוצק תרמואלקטריים (TE) חומרים ומכשירים בעשורים האחרונים, אבל היישום מדרגי של התקנים TE במשטר חום בדרגה נמוכה מוגבל על ידי יעילות המרה נמוכה אנרגיה (ηE) של < 2%4.
גישות חלופיות המבוססות על השפעת הטמפרטורה על תאים אלקטרוכימי הוצעו כפתרון לבעיה זו, מכיוון שמקדם מקדם בתאי התרמואלקטרוכימי (α) הוא הרבה יותר גבוה מזה של TE מוליכים למחצה5,6. תאים תרמוגלוון (TGC) מנצלים את האלקטרוליטים הפעילים מחדש בין שני אלקטרודות זהות כדי ליצור מתח על פני התא בעת החלת מעבר תרמי. הנפוץ מימית Fe (cn)63-/Fe (cn)64- אלקטרוליט ב tgcs דווח כי יש α של-1.4 mV/K ותשואה ηE של < 1%7,8,9,10,11. עם זאת, TGCs סובלים את החיסרון של המוליכות היונית המסכנה של האלקטרוליט הנוזלי, שהוא סביב שלוש הזמנות של סדר גודל קטן יותר מאשר מוליכות אלקטרונית בחומרים TE. ניתן לשפר את המוליכות החשמלית, אך שיפור זה מלווה תמיד במוליכות תרמית גבוהה יותר, המובילה לטמפרטורת הצבע הנמוכה יותר. לפיכך, ηE של tgcs מוגבל באופן מיסודו בשל הסחר בין מוליכות האלקטרוליט הנוזלי לבין דרישת הטמפרטורה לתגובות התגובה הרצויה בכל צד של האלקטרודה.
המחזור האלקטרו-מרגאלי (trec)12,13,14 מבוסס על מערכת הסוללה באמצעות שימוש מוצק נחושת המגלית (cuhcf) קתודה ו cu/cu+ אנודת נמסר לאחרונה. Trec מוגדר כתא כיס כדי לשפר את מוליכות האלקטרוליט, מראה α של-1.2 mV/K ולהגיע גבוה ηE של 3.7% (21% של ηקרנו) כאשר מופעל ב 60 ° c ו 10 ° c. עם זאת, מגבלה אחת של TREC היא כי החשמל החיצוני נדרש בתחילת התהליך כדי לחייב את האלקטרודות בכל מחזור תרמי, המוביל עיצובים מערכת מסובכים14. מגבלה זו אינה ניתנת להשגה, אך היא סובלת מיעילות המרה ירודה של < 1%13. מערכת ה-TREC ממחישה כי סוללה משנית של הנתרן (SIB)-סוג תא תרמותאי המורכב משני סוגים של אנגוס כחול פרוסי (PBA) עם ערכי α שונים יכולים הקציר חום פסולת. היעילות התרמית (η) מגדילה באופן פרופורציונלי עם ΔT. יתר על כן, η מגיע 1.08%, 3.19% ב ΔT = 30 K, 56 K בנפרד. הציקלוני תרמי משופר באמצעות Ni-תחליפי pba15,16,17,18.
לחילופין, סוללת אמוניה מחודשת תרמית (trab) מעסיקה זוגות מבוססי נחושת החמצון [cu (NH3)42 +/cu ו Cu (II)/cu] כי לפעול עם הטמפרטורה הפוכה הדרגתי על ידי מיתוג את הטמפרטורה של אלקטרוליט שיתוף עם אלקטרודות חיוביות ושליליות, אשר מייצרת ηE של 0.53% (13% של ηקרנו עם זאת, מערכת זו מוגדרת עם שני טנקים מלא אלקטרוליט נוזלי, גרימת חימום וקירור באיטיות. כמו כן, זרם האמוניה במערכת יוצר חששות לגבי בטיחות, דליפה, ויציבות19,20,21.
כאן אנו מציגים תא תרמוכימי (בטק) אסיאני (בעתק) להמרת חום-לחשמל, שניתן לטעון בחום וחשמלית על-ידי חימום איזותרמי רציף מבלי לשמור על הדרגתי טמפרטורה בתצורה גיאומטרית או להחליף טמפרטורות במחזור תרמי. הבטק משתמש באלקטרודות אסימטריים, כולל הקתודה (GO) והוא האלקטרוליט (PANI) אנאודה, ו-KCl כמו האלקטרוליטים. זה טעון בחום באמצעות השפעה תרמו מדומה קיבולי של GO ולאחר מכן שוחרר עם תגובת חמצון של PANI. בעיקר, בטק מציג הα גבוהה של 4.1 mV/K ומשיגה ηE של 3.32%, הגבוה ביותר אי פעם השיגה ב 70 ° צ' (25.3% ηcarnot).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. הכנת האלקטרודות לתחמוצת הגראפן
- סינתזה של תחמוצת הגראפן באמצעות שיטת ההאמר המתוקנת
- שלבים 1.1.2 ו-1.1.3 מתרחשים בטמפרטורה נמוכה (< 0 ° c). הפיצו את מי הקרח זורמים דרך השכבה החיצונית של גביע זכוכית כפולה הממוקמת על מערבב מגנטי כדי ליצור תנאי טמפרטורה נמוכה עבור המגיבים בתוך.
- מערבבים 1 גר' נתרן חנקתי (NaNO3) עם 100 מ ל של חומצה גופרתית (H2SO4, מגיב כיתה, 95-98%) באמצעות ערבוב איטי בגביע.
- מוסיפים 1 גר' גרפיט לחומצה הגופרתית ומערבבים בשביל 1 h באמבט הקר. הוסף 6 גר' אשלגן פרמנגנט (KMnO4) בהדרגה לפתרון ומערבבים את התערובת עבור אחר 2 h.
- השלב הבא של התגובה מתרחש בטמפרטורה האמצעית (~ 35 ° c). לשנות את המים קרח כדי 35 מים ° c ולהמשיך את החמצון של הגרפיט על ידי ערבוב עבור 1/2 h.
- השלב האחרון של התגובה מתרחש ב TH (80-90 ° c). הוסף 46 מ ל של מים מוכי (70 ° c) לתוך מיכל התגובה ירידה על ידי ירידה. . שימו לב שהתגובה חזקה הוסף 140 mL של מים DI 20 מ ל של מי חמצן (30% H2O2) במיכל התגובה כשלב האחרון של התגובה. ודא שחלקיקי הזהב של GO מופיעים כתוצאה מכך.
- לשטוף את המוצר ביסודיות עם חומצה הידרוכלורית מדלל (HCl) ו-DI מים מספר פעמים עד ההשעיה GO מגיע pH = 7.
- יש להקפיא את התליה למשך הלילה ולייבש אותו במייבש הקפאה עד שהמים מתאדה לחלוטין.
- הכנת האלקטרודה של תחמוצת הגראפן
- מערבבים את תחמוצת הגראפן, פחמן שחור, ו PVDF ביחס המוני של 75:15:10 ולשים אותם בבקבוק זכוכית. לטפטף את הממס N-מתיל-2-פירורול (NMP) לתוך תערובת מוצק ולהבטיח את יחס המשקל של הממס ואת התערובת מוצק הוא 4:1.
- הכינו את ההדבקה על-ידי ערבוב ב-2,000 סל ד למשך 13 דקות וביטול קצף ב 1,200 סל"ד עבור 2 דקות עם מערבל.
- מברשת מעיל הדבקה על נייר פחמן עד המעיל הוא ~ 8-15 מ"ג/cm2 ויבש אותו עבור 4 h ב 40 ° c.
2. הכנת אלקטרודה פוליאנילין (PANI)
- להכין 1 wt% carboxyמתיל תאית (CMC) פתרון מימית על ידי המסת אבקת CMC ב-DI מים על ידי ערבוב עבור 10 h.
- לערבב 50 מ"ג של leucoemeraldine בסיס PANI ו 10 מ"ג של פחמן שחור בגביע. הוסף 150 μL של 1 wt% הפתרון CMC לתוך הגביע ולערבב עם מערבב מגנטי עבור 12 h.
- הוסף 6 μL של 40% יריעות בוטדיאן (SBR) הפתרון לתוך התערובת ומערבבים עבור עוד 15 דקות.
- מניחים פיסת נייר פחמן על coater להב הרופא ושחרר את PANI לערבב מעורב בקצה המוביל של נייר הפחמן.
- בלייד מעיל את לצפות לייצר סרט 400 יקרומטר עבה על נייר הפחמן. מייבשים את הציפוי ל -4 מעלות ב 50 ° c.
3. הרכבת תא הנרתיק
- גזור רדיד טיטניום לתוך גודל האישור ולאחר מכן לחבר כל פיסת ללשונית ניקל עם 20 kHz מכונת ריתוך בנקודה.
- מניחים את המפריד הנקבובי מבוסס פוליפרופילן הידרופילי בין האלקטרודה GO לבין האלקטרודה PANI כדי למנוע מעגלים קצרים. כל אלקטרודה משויכת לאספן נוכחי אחד.
- אריזת האלקטרודות באמצעות סרט אלומיניום למינציה. חותם את הצדדים של סרט אלומיניום למינציה עם חותם ואקום קומפקטי עבור 4 s. הגדר את הטמפרטורה של חלקי האיטום העליונים והתחתונים כ180 ° c ו-160 ° c בנפרד.
- הכנס 500 μL של האלקטרוליט 1 מטר לתוך תא הכיס ולאפשר שאיפה עבור 10 דקות.
- הגבר את האלקטרוליט העודף ואטום את הצד האחרון של תא הכיס בחדר הריק 80 kPa.
4. התקנת מערכת השליטה בטמפרטורה
- מחסנית תא הכיס בין שני מודולים תרמואלקטריים. מניחים זוגות תרמיים בצדדים העליונים והתחתונים של התא. החלת הדבקה תרמית על כל הממשקים כדי להבטיח מגע תרמי טוב.
הערה: הטמפרטורה נשלטת באמצעות קוד LabVIEW. הטמפרטורות הנמדדות מושוות בטמפרטורות ההגדרה ומתח הפלט נקבע על ידי ההפרש בין טמפרטורת הזמן האמיתי והגדרת הטמפרטורה באמצעות בקרת PID. אותות המתח מועברים לספק הכוח ומחוברים למודול התרמואלקטרי. בקרת לולאה סגורה מבטיחה דיוק מדידת טמפרטורה בתוך ± 0.5 ° c.
5. אפיון אלקטרוכימי
- בצע את הבדיקות האלקטרוכימי של התא באמצעות פוטנציאל. בצע את הטעינה התרמית במצב מעגל פתוח תוך כדי ביצוע תהליך הצריבה החשמלית בזרם קבוע.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
תא הפאוץ ' של בטק הוגדר עם אלקטרודות אסימטריים המורכבת מקתודה גו, PANI anode, ומלאה באלקטרוליט של KCl. עובי תא הכיס המוצג באיור 1A הוא 1 מ"מ, אשר מקלה על תנאי איזותרמי בין שתי אלקטרודות כמו גם הולכה חום יעיל. מיקרוסקופ אלקטרוני סריקה (SEM) תמונות של קתודה גו ו PANI אנודת מצופה על נייר הפחמן מופיעים באיור 1B ואיור 1ג. המבנה הנקבובי מגביר את אזור המגע בין חומרי האלקטרודה הפעילים לאלקטרוליט, ובכך ממטב את הזרם השוטף ואת כוח התפוקה.
עם פונקציות עבודה שונות של אלקטרודות אסימטרית, מתח מובנה (ΔV0) נצפתה בתא בתנאי מעגל פתוח ב RT (איור 2א1). כאשר בטק היה מחומם מ RT כדי TH, החום הפעיל את התגובות הפסבדו-קיבולי בין קבוצות פונקציונליות המכילות חמצן (למשל, C = O אג ח) ופרוטונים באלקטרוליט בממשק GO-ימית, ובכך מתח התא (Voc) גדל כמו אלקטרונים עברו למשטח של ללכת (איור 2A2). כאשר המטען החיצוני היה מחובר, העתק שוחרר תחת ההפרש הפוטנציאלי בין אלקטרודות ב-TH, שבו קיבולת השחרור הייתה בעיקר בשל החמצון של PANI אנודת והפחתת קבוצות פונקציונליות (איור 2A3), אשר ניתן להציג כ
פחתת
חמצון
המתח של בטק במהלך טעינה תרמית והחשמל החשמלי ב-TH = 70 ° c מוצגים באיור 2ב. הפוטנציאל המעגל הפתוח הגיע 0.185 V כאשר התא היה מחומם מ RT כדי TH = 70 ° c, שם בטק הציגו מקדם טמפרטורה גבוהה (α = ∂V/∂T, שם V הוא מתח האלקטרודה ו T הוא הטמפרטורה) של 4.1 mV/K. העתק של בטק נערך תחת הזרם הקבוע של 0.1 mA. הקיבולת הייחודית ביותר של GO היה 10.43 mAh/g בזמן זה של PANI היה 103.4 mAh/g. ניתן לחשב את יעילות ההמרה מהחום לחשמל כעבודת החשמל המהווה פלט (W) מחולקת באמצעות אנרגיה תרמית קלט, שניתן להתבטא בה כ
את העבודה החשמלית הפלט חושבה משילוב של המתח החשמלי מעל קיבולת הטעינה בעוד אנרגיה תרמית קלט מורכב qh עבור חימום התא למעלה מ RT כדי Th ו- qiso עבור חום נספג במהלך הטעינה ב-th. במשוואה, q הוא קיבולת השחרור, ηhx הוא היעילות של התאוששות מהחום, m הוא מסה של חומרים פעילים של אלקטרודות ואלקטרוליט, Cp הוא חום ספציפי, ΔT הוא ההבדל בטמפרטורה בין טמפרטורת הפעולה RT, ו ΔS הוא התגובה אנטרופיה שינוי. בהתבסס על הפורקים המוצג באיור 2ב, העתק שלנו השיג ηE של 3.32% ב 70 ° c, אשר שווה ערך ל 25.3% של ηcarnot (13.1%).
ההפעלה האיזותרמי של בטק מאפשרת שימוש בתרחישים רבים ושונים. הבטק יכול להיות מחויב על ידי סיר חם עם מים רותחים (איור 3). מתח של 6 aTECs מחובר בסדרה יכול להגיע > 1 V. הבטק שלנו מאייר ביצועי חום-לחשמל מצוינים עם מקדם טמפרטורה גבוהה ויעילות המרת אנרגיה. ניתן לשפר את ביצועי התקן התאים ואת חלון טמפרטורת ההפעלה על-ידי שינוי הרכב האלקטרוליט ושימוש בחומרי אלקטרודה בעלי α גבוהה, קיבולת חום נמוכה ופונקציונליות איתנה. העבודה שלנו שופך אור על העיצוב של מערכות תרמואלקטרוכימי. עם מחקר נוסף ופיתוח, לבטק יש פוטנציאל להפוך לטכנולוגיה מרכזית להתאוששות חום ברמה נמוכה.
איור 1: תא הפאוץ ' של בטק. (A) תצורת תאבכיס. הקתודה GO ו-PANI אנודת מורכבים עם טיטניום (Ti) לסכל את האספן הנוכחי ומופרדים על ידי מפריד פוליפרופילן הידרופילי. SEM תמונות של (ב) קתודה גו ו (ג) PANI אנודת שניהם מצופה נייר פחמן. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 2: בטק טוען ומתרוקנת. (א) עקרון העבודה של בטק. (ב) מעגל פתוח של תהליך הטעינה התרמית (קו אדום) ועיקול חשמלי (קו כחול) של הבטק. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 3: הפגנה של בטק שנטען על ידי סיר חם. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
| מצב פעולה | מערכת TEC | מבנה וחומרים | קצת | ηE | Ref |
| (mV/K) | (ηE/ηcarnot) | ||||
| מעבר טמפרטורה (פעולה רציפה המבוססת על פוטנציאל החמצון התלוי בטמפרטורה בצדדים החמים והקרים) |
TGC | אלקטרודה: מרובה קירות צינוריות פחמן (MWCNT) מבוסס אלקטרודה | 1.4 | 0.24% | 9 |
| אלקטרוליט: K3FE (cn)6/K4fe (cn)6 | -1.40% | ||||
| אלקטרודה: פחמן מבוססי חומר | 1.85 | 0.11% | 6 | ||
| אלקטרוליט: K3[FE (cn)6]/(NH4)4[fe (cn)6] או פה2(כל כך4)3/feso4 | -0.40% | ||||
| אלקטרודה: גיליונות cnt אירוג'ל | 1.43 | 0.55% | 8 | ||
| אלקטרוליט: K3FE (cn)6/K4fe (cn)6 | -3.95% | ||||
| מעבר טמפרטורה | RFB | אלקטרודה: מטלית פחמן | 3 | 1.80% | 10 |
| אלקטרוליט זרימה: [Fe (CN)6]3-/[פה (cn)6]4- ו v3 +/v2 + | 15 | ||||
| מחזור הטמפרטורה | מג | אלקטרודה: מימן ו-Cu | 1.2 | 3.70% | 14 |
| אלקטרוליט: ננו3 ו-CU (לא3)2 | 25 | ||||
| אלקטרודה: ניכצ ו Ag/AgCl | 0.74 | 1.60% | 12 | ||
| אלקטרוליט: KCl | 13 | ||||
| אלקטרודה: KFeIIfeIII(cn)6 ו-K3fe (CN)6/k4fe (cn)6 עם מטלית פחמן | 1.45 | 0.72% | 13 | ||
| אלקטרוליט: היודעים3 | -6.00% | ||||
| מיכל שטרן | אלקטרודה: Cu | - | 0.86% | 19 | |
| אלקטרוליט: Cu (מס '3)2/NH4NO3 | -6.10% | ||||
| אלקטרודה: Cu | - | 0.70% | 20 | ||
| זרם אלקטרוליט: Cu (מס '3)2/NH4NO3 | -5.00% | ||||
| מחזור הטמפרטורה | בטק | אלקטרודה: GO ו PANI | 4.1 | 3.32% (25.3%) | עבודה זו |
| אלקטרוליט: KCl |
טבלה 1: השוואה בין טכנולוגיות TEC שונות להמרת חום לחשמל בדרגה נמוכה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
העתק ממיר את האנרגיה התרמית לחשמל באמצעות תהליך טעינה תרמי כאשר החימום מ-RT ל-H ותהליך השטית החשמלי הרצופים ב-th. להיפטר התלות על הדרגתי טמפרטורה או מחזור טמפרטורה כמו TGC ו TREC, בטק מאפשר איזותרמי חימום במהלך תהליך טעינה כולה ומשחרר. מתח תרמי המושרה מבוסס על ההשפעה הפסבדו קיבולי של GO כי החימום מקל על כימוזיה של הפרוטונים על קבוצות החמצן פונקציונלי של GO, גורם התגובה מדומה מדומה בממשק GO-ימית. PANI תורמת מעט למתח המוגבר אך מספקת אלקטרונים בתהליך הפורקים. הניצול של אלקטרוליט KCl שומר על המטען של ממשק האלקטרודה-אלקטרוליט מאוזנת במהלך התגובה ומשפר את המוליכות של התא כולו. המערכת אינה רעילה וידידותית לסביבה, מה שהופך אותו אידיאלי עבור יישומים מסחריים. חלופות אחרות לאלקטרוליט עשויות להיות מלחים כלוריד, כגון "נאל", משום שיוני כלוריד ממלאים תפקיד חיוני בתגובת החמצון של PANI בתהליך הפורקים.
בניגוד לטכנולוגיות המבוססות על מעברי צבע תרמיים או מחזורי תרמי, בטק הוא ייחודי והוא בעל פוטנציאל ליישומים מעשיים בשל עלותו הנמוכה, גמישות, משקל קל, האיזותרמי והטעינה התרמית הרציפה שלו/תהליך הפריקה החשמלי והיכולת ליצור ערימות של תאים. הבטק משיגה הארה גבוהה של 4.1 mV/K והוא גבוה מאוד 3.32% (שווה ערך ל 25.3% של ηקרנו) ב 70 ° c, אשר מעולה על טכניקות קיימות עבור קצירת חום בדרגה נמוכה. בטבלה 1מופיעה השוואה בין היתר של בטק וטכניקות TEC אחרות.
ביצועי הציקלליות של בטק עדיין לא משביע רצון. זה עשוי להשתפר על ידי הוספת זוג החמצון לתוך האלקטרוליט או לשנות את חומרי האלקטרודה. כחול פרוסי (PBA) הם עשויים להפוך אלקטרודה אנאודה טובה יותר עבור בטק, מכיוון שמקדם הטמפרטורה השלילית של חלק Pba יכול לעזור לשפר את היעילות של בטק. לבטק עם יכולת הציקלביליות המשופרת יש פוטנציאל רב לשימוש מסחרי, כגון שחזור החום של פסולת המזגן.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
המחברים לא מצהירים על אינטרסים פיננסיים מתחרים.
Acknowledgments
המחברים מכירים בדיון בונה עם פרופ ' D.Y.C. ליונג וד ר י. חן (אוניברסיטת הונג קונג), פרופ ' M.H.K. ליונג (אוניברסיטת העיר הונג קונג), ד ר ו. ס' ליו (האוניברסיטה הדרומית למדע וטכנולוגיה), ומר פרנק H.T. ליונג (Techskill [אסיה] מוגבל). המחברים מכירים בתמיכה הפיננסית של קרן מחקר כללית של המועצה מענקי המחקר של הונג קונג באזור מינהלי מיוחד, סין, תחת הפרס מספר 17204516 ו 17206518, והקרן חדשנות וטכנולוגיה (Ref: שלה/171/16FX).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Alumina laminated film | Showa Denko | SPALF C4 | |
| Carbon black | Alfa Aesar | H30253.22 | |
| Carbon paper | CeTech Co. Ltd | W0S1009 | |
| Carboxymethyl cellulose (CMC) | Guidechem company | ||
| DC Power supply | B&K Precision | Model 913-B | |
| Doctor blade coater | Shining Energy Co. Ltd | ||
| Gamry | Gamry Instruments | Reference 3000 | |
| Graphite | Sigma-Aldrich | 332461-2.5KG | |
| Mixer | Thinky | ARE-250 | |
| Nickel tab | Tianjin Iversonchem company | 4 mm width | |
| N-Methyl-2-pyrrolidone (NMP) | Sigma-Aldrich | 443778-1L | |
| Polyaniline (leucoemeraldine base) | Sigma-Aldrich | 530670-5G | |
| potassium permanganate (KMnO4) | Sigma-Aldrich | 223468-500G | |
| Separator | CLDP | 25 um thickness | |
| Sodium nitrate (NaNO3) | Sigma-Aldrich | S5506-250G | |
| Styrene butadiene | Tianjin Iversonchem company | BM400 | |
| Sulfuric acid | Sigma-Aldrich | 320501-2.5L | |
| Thermoelectric modules | CUI Inc. | CP455535H | |
| Titanum foil | Qingyuan metal | 0.03 mm thickness |
References
- Chu, S., Majumdar, A. Opportunities and Challenges for A Sustainable Energy Future. Nature. 488, 294 (2012).
- Forman, C., Muritala, I. K., Pardemann, R., Meyer, B. Estimating the Global Waste Heat Potential. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 57, 1568-1579 (2016).
- Gur, I., Sawyer, K., Prasher, R. Searching for A Better Thermal Battery. Science. 335 (6075), 1454-1455 (2012).
- He, R., Schierning, G., Nielsch, K. Thermoelectric Devices: A Review of Devices, Architectures, and Contact Optimization. Advanced Materials Technologies. 3 (4), 1700256 (2018).
- Abraham, T. J., MacFarlane, D. R., Pringle, J. M. High Seebeck Coefficient Redox Ionic Liquid Electrolytes for Thermal Energy Harvesting. Energy & Environmental Science. 6 (9), 2639-2645 (2013).
- Zhang, L., et al. High Power Density Electrochemical Thermocells for Inexpensively Harvesting Low-Grade Thermal Energy. Advanced Materials. 29 (12), 1605652 (2017).
- Duan, J., et al. Aqueous Thermogalvanic Cells with A High Seebeck Coefficient for Low-Grade Heat Harvest. Nature Communications. 9 (1), 5146 (2018).
- Im, H., et al. High-Efficiency Electrochemical Thermal Energy Harvester Using Carbon Nanotube Aerogel Sheet Electrodes. Nature Communications. 7, 10600 (2016).
- Hu, R., et al. Harvesting Waste Thermal Energy Using A Carbon-Nanotube-Based Thermo-Electrochemical Cell. Nano Letters. 10 (3), 838-846 (2010).
- Poletayev, A. D., McKay, I. S., Chueh, W. C., Majumdar, A.
- Qian, W., Li, M., Chen, L., Zhang, J., Dong, C. Improving Thermo-Electrochemical Cell Performance by Constructing Ag-MgO-CNTs Nanocomposite Electrodes. RSC Advances. 5 (119), 97982-97987 (2015).
- Lee, S. W., et al. An Electrochemical System for Efficiently Harvesting Low-Grade Heat Energy. Nature Communications. 5, 3942 (2014).
- Yang, Y., et al. Charging-Free Electrochemical System for Harvesting Low-Grade Thermal Energy. Proceedings of the National Academy of Sciences. 111 (48), 17011-17016 (2014).
- Yang, Y., et al. Membrane-Free Battery for Harvesting Low-Grade Thermal Energy. Nano Letters. 14 (11), 6578-6583 (2014).
- Fukuzumi, Y., Amaha, K., Kobayashi, W., Niwa, H., Mortitomo, Y. Prussian Blue Analogues as Promising Thermal Power Generation Materials. Energy Technology. 6 (10), 1865-1870 (2018).
- Shibata, T., Fukuzumi, Y., Kobayashi, W., Moritomo, Y. Thermal Power Generation During Heat Cycle Near Room Temperature. Applied Physics Express. 11 (1), 017101 (2018).
- Shibata, T., Fukuzumi, Y., Moritomo, Y. Thermal Efficiency of A Thermocell Made of Prussian Blue Analogues. Scientific Reports. 8 (1), 14784 (2018).
- Takahara, I., Shibata, T., Fukuzumi, Y., Moritomo, Y. Improved Thermal Cyclability of Tertiary Battery Made of Prussian Blue Analogues. ChemistrySelect. 4 (29), 8558-8563 (2019).
- Zhang, F., Liu, J., Yang, W., Logan, B. E. A Thermally Regenerative Ammonia-Based Battery for Efficient Harvesting of Low-Grade Thermal Energy as Electrical Power. Energy and Environmental Science. 8 (1), 343-349 (2015).
- Zhu, X., Rahimi, M., Gorski, C. A., Logan, B. A Thermally-Regenerative Ammonia-Based Flow Battery for Electrical Energy Recovery from Waste Heat. ChemSusChem. 9 (8), 873-879 (2016).
- Zhang, F., LaBarge, N., Yang, W., Liu, J., Logan, B. E. Enhancing Low-Grade Thermal Energy Recovery in a Thermally Regenerative Ammonia Battery Using Elevated Temperatures. ChemSusChem. 8 (6), 1043-1048 (2015).
