Isothermal Operasyon Altında Düşük Dereceli Isı Hasat Için Asimetrik Termoelektrokimyasal Hücre

* These authors contributed equally
Chemistry

Your institution must subscribe to JoVE's Chemistry section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

Düşük dereceli ısı bol, ama verimli kurtarma hala büyük bir sorundur. Elektrolit olarak KCl ile bir anot olarak katot ve polyanilin olarak grafen oksit kullanarak bir asimetrik termoelektrokimyasal hücre rapor. Bu hücre, düşük sıcaklıklı bölgelerde yüksek ısı-elektrik dönüşüm verimliliği sergileyen, isotermal ısıtma altında çalışır.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

Mu, K., Wang, X., Ho Li, K., Huang, Y. T., Feng, S. P. Asymmetric Thermoelectrochemical Cell for Harvesting Low-grade Heat under Isothermal Operation. J. Vis. Exp. (156), e60768, doi:10.3791/60768 (2020).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Düşük dereceli ısı, atık ısı olarak çevrede bol miktarda bulunur. Düşük dereceli ısının elektriğe verimli bir şekilde dönüştürülmesi çok zordur. Termal degrade veya termal döngüden yararlanmadan şarj ve boşaltma işlemlerinde isotermal çalışma altında ısı-elektrik dönüşümü için asimetrik bir termoelektrokimyasal hücre (aTEC) geliştirdik. ATEC grafen oksit (GO) katot, bir poliyanin (PANI) atodu ve elektrolit olarak 1M KCl oluşur. Hücre, oda sıcaklığından (RT) yüksek sıcaklığa (TH, ~40-90 °C) ısıtılırken GO'nun psödokapasif reaksiyonu nedeniyle bir gerilim oluşturur ve harici bir elektrik yükü bağlandığında pani oksitlenerek akım art arda üretilir. ATEC, 4,1 mV/K'lık dikkate değer bir sıcaklık katsayısı ve %3,32'lik yüksek ısı-elektrik dönüşüm verimi göstererek, TH = 70 °C'de %25,3'lük carnot verimliliğiyle çalışarak düşük dereceli ısı geri kazanımı için umut verici yeni bir termoelektrokimyasal teknolojiyi ortaya koymaktadır.

Introduction

Her yerde bulunan düşük dereceli ısı enerjisi (<100 °C) geri dönüştürülebilir ve elektriğe dönüştürülebilir1,2 ama bunun yerine boşa harcanır. Ne yazık ki, ısı geri kazanımı hala büyük bir sorundur, çünkü düşük dereceli ısıyı elektriğe dönüştürmek genellikle düşük sıcaklık farkı ve ısı kaynaklarının dağıtılmış doğası nedeniyle verimsizdir3. Son yıllarda katı hal termoelektrik (TE) malzeme ve cihazlarında yoğun araştırmalar yapılmıştır, ancak DÜŞÜK dereceli ısı rejiminde TE cihazlarının ölçeklenebilir uygulaması düşük enerji dönüşüm verimliliğiE)ile sınırlıdır <2%4.

Termoelektrokimyasal hücrelerin (TECs) iyonik Seebeck katsayısı (α) TE yarı iletkenler5,6çok daha yüksek olduğundan, elektrokimyasal hücreler üzerinde sıcaklık etkisine dayalı alternatif yaklaşımlar, bu soruna bir çözüm olarak önerilmiştir. Termogalvanik hücreler (TGC), termal degrade uygulandığında hücre boyunca voltaj oluşturmak için iki özdeş elektrot arasında sıkışmış redoks aktif elektrolitler kullanır. Yaygın olarak kullanılan sulu Fe(CN)63-/Fe(CN)64- TGC'lerde elektrolitin α -1.4 mV/K'ye sahip olduğuve %7 ,8,9,10,11'lik bir α'ya sahip olduğu bildirilmiştir. Ancak, TGC'ler sıvı elektrolitin kötü iyonik iletkenliğinin dezavantajına maruz kalırlar, bu da TE malzemelerindeki elektronik iletkenlikten yaklaşık üç derece daha küçüktür. Elektrik iletkenliği geliştirilebilir, ancak bu gelişmeye her zaman daha düşük bir sıcaklık degradesi yol açan daha yüksek bir ısı iletkenliği eşlik ediyor. Bu nedenle, TGC'lerin e'si, sıvı elektrolit iletkenliği ile elektrotun her iki tarafında istenilen redoks reaksiyonları için sıcaklık gereksinimi arasındaki denge nedeniyle doğal olarak sınırlıdır.

Bir termal rejeneratif elektrokimyasal döngüsü (TREC)12,13,14 katı bakır heksakraloferrate (CuHCF) katot ve Cu / Cu+ anodu kullanarak bir pil sistemi dayalı son zamanlarda bildirilmiştir. TREC, elektrolit iletkenliğini iyileştirmek için bir kese hücresi olarak yapılandırılır, α −1.2 mV/K'yi gösterir ve 60 °C ve 10 °C'de çalıştırıldığında %3,7 carnot'un%21'i) yüksek bir E'ye ulaşır. Bununla birlikte, TREC bir sınırı dış elektrik her termal döngüde elektrotlar şarj etmek için sürecin başında gerekli olmasıdır, karmaşık sistem tasarımları yolaçan 14. Bu sınırlama olmadan bir TREC elde edilebilir, ancak <1%13düşük bir dönüşüm verimliliği muzdarip. TREC sistemi, farklı α değerlerine sahip iki tip Prusya mavisi analoglarından (PBA) oluşan sodyum-iyon ikincil pil (SIB) tipi bir termik hücrenin atık ısıyı hasat edebildiği ortaya koymaktadır. Termal verim (η) ΔT ile orantılı olarak artar. Ayrıca, δt = 30 K, 56 K ayrı ayrı % 1.08, %3.19'a ulaşır. Isı döngüselliği Ni-ikame PBA15,16,17,18kullanılarak geliştirilmiştir.

Alternatif olarak, termal olarak rejeneratif amonyak pili (TRAB) bakır bazlı redoks çiftleri kullanır [Cu(NH3)42+/Cu ve Cu(II)/Cu] elektrolitin sıcaklığını pozitif ve negatif elektrotlarla birlikte değiştirerek ters sıcaklık gradyanı ile çalışır, bu da %0,53 (%13) karnotüretir. Ancak, bu sistem sıvı elektrolit dolu iki tank ile yapılandırılır, yavaş ısıtma ve soğutma neden. Ayrıca, sistemde amonya akışı güvenlik, sızıntı ve istikrar19,20,21ile ilgili endişeler oluşturur.

Burada, geometrik konfigürasyonda bir sıcaklık degradesi tutmadan veya termal döngüde sıcaklıkları değiştirmeden sürekli izotermal ısıtma ile ısıyüklü ve elektriksel olarak deşarj edilebilen ısı-elektrik dönüşümü için asimetrik bir termoelektrokimyasal hücre (aTEC) salıyoruz. ATEC, grafen oksit (GO) katot ve poliyanin (PANI) anodu ve elektrolit olarak KCl dahil olmak üzere asimetrik elektrotlar kullanır. Go'nun termo-psödokapasif etkisi ile ısıl olarak şarj edilir ve pani oksidasyon reaksiyonu ile boşaltılır. Özellikle, aTEC 4,1 mV/K yüksek α sergiler ve% 3,32, şimdiye kadar 70 °C (ηCarnot%25,3) ulaşılan en yüksek bir ηE ulaşır.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Grafen oksit elektrotunun hazırlanması

  1. Modifiye Hummer yöntemi ile grafen oksit sentezi
    1. 1.1.2 ve 1.1.3 adımları düşük sıcaklıkta (<0 °C) gerçekleşir. Bir çift duvar cam kabıdış tabaka üzerinden akan buz suyu dolaşımı içinde reaktanlar için düşük sıcaklık koşulları oluşturmak için bir manyetik karıştırıcı üzerine yerleştirilen.
    2. 1 g sodyum nitrat (NaNO3)ile 100 mL sülfürik asit (H2SO4, reaktif sınıfı, %95-98) karıştırın kabın içinde yavaş karıştırma kullanarak.
    3. Sülfürik asit içine pul grafit 1 g ekleyin ve soğuk banyoda 1 saat karıştırın. Çözeltiye yavaş yavaş 6 g potasyum permanganat (KMnO4)ekleyin ve karışımı 2 saat daha karıştırın.
    4. Reaksiyonun bir sonraki adımı orta sıcaklıkta (~35 °C) gerçekleşir. Buzlu suyu 35 °C suya çevirin ve grafitin oksidasyonunu 1/2 saat karıştırarak devam edin.
    5. Reaksiyonun son adımı TH (80-90 °C) olarak gerçekleşir. Reaksiyon tankına damla damla 46 mL deiyonize (DI) su (70 °C) ekleyin. Reaksiyonun güçlü olduğunu unutmayın. Reaksiyon tankına reaksiyon tankına 140 mL DI su ve 20 mL hidrojen peroksit (%30 H2O2)ekleyin. Go'nun altın parçacıklarının sonuç olarak göründüğünden emin olun.
    6. GO süspansiyonu pH = 7'ye ulaşana kadar ürünü seyreltik hidroklorik asit (HCl) ve DI suyuyla birkaç kez iyice yıkayın.
    7. Yıkanmış GO süspansiyonu bir gecede dondurun ve su tamamen buharlaşana kadar dondurucu kurutucuda kurulayın.
  2. Grafen oksit elektrotunun hazırlanması
    1. Grafen oksit, karbon siyahı ve PVDF'yi 75:15:10'luk bir kütle oranında karıştırın ve cam bir şişeye koyun. Çözücü N-metil-2-pyrrolidone (NMP) katı karışım içine damla ve solvent ve katı karışımın ağırlık oranı 4:1 olduğundan emin olun.
    2. 13 dakika için 2.000 rpm karıştırarak ve bir mikser ile 2 dakika için 1.200 rpm defoaming tarafından hamur hazırlayın.
    3. Fırça kat kat karbon kağıt üzerinde kat ~ 8-15 mg /cm2 ve 4 0 °C'de 4 saat kuru.

2. Polinin (PANI) elektrotun hazırlanması

  1. 10 saat karıştırarak DI suda CMC tozu eriterek 1 wt% karboksimetil selüloz (CMC) sulu çözelti hazırlayın.
  2. Karışımı 50 leucoemeraldine baz PANI mg ve bir beher karbon siyahı 10 mg. Kabın içine 150 μL %1 wt CMC çözeltisi ekleyin ve 12 saat boyunca manyetik karıştırıcı ile karıştırın.
  3. Karışıma %40 stiren-bütadien (SBR) çözeltisinin 6 000'ini ekleyin ve 15 dakika daha karıştırın.
  4. Doktor bıçak coater üzerinde karbon kağıt bir parça yerleştirin ve karbon kağıt ön kenarına karışık PANI bulamaç bırakın.
  5. Blade kat bulamaç karbon kağıt üzerinde 400 μm kalınlığında bir film üretmek için. Kaplamayı 50 °C'de 4 saat kurulayın.

3. Kese hücresinin montajı

  1. Approproat boyutuna titanyum folyo kesin ve sonra bir 20 kHz ultrasonik nokta kaynak makinesi ile bir nikel sekmesine her parça bağlayın.
  2. Kısa devrelerden kaçınmak için gözenekli hidrofilik polipropilen esaslı ayırıcıyı GO elektrotu ile PANI elektrot arasına yerleştirin. Her elektrot bir akım kolektörü ile eşlenir.
  3. Alüminyum lamine film kullanarak elektrotları paketlayın. Alüminyum lamine filmin kenarlarını 4 s. Üst ve alt sızdırmazlık parçalarının sıcaklığını ayrı olarak 180 °C ve 160 °C olarak ayarlayın.
  4. Kese hücresine 1 M KCl elektrolitin 500 μL'sini enjekte edin ve 10 dakika boyunca dengede bekleyin.
  5. Aşırı elektroliti çıkarın ve kese hücresinin son tarafını -80 kPa vakum odasında kapatın.

4. Sıcaklık kontrol sisteminin kurulması

  1. Kese hücresini iki termoelektrik modül arasına dizin. Hücrenin üst ve alt taraflarına termokupl yerleştirin. İyi termal temas sağlamak için tüm arayüzlere termal macun uygulayın.
    NOT: Sıcaklık LabVIEW kodu ile kontrol edilir. Termokupllardan ölçülen sıcaklıklar ayar sıcaklıkları ile karşılaştırılır ve çıkış gerilimi pid kontrolü ile gerçek zaman sıcaklığı ile ayar sıcaklığı arasındaki farka göre belirlenir. Voltaj sinyalleri güç kaynağına iletilir ve termoelektrik modüle bağlanır. Kapalı devre kontrol ± 0.5 °C içinde bir sıcaklık ölçüm doğruluğu garanti eder.

5. Elektrokimyasal karakterizasyon

  1. Bir potansiyostat kullanarak hücrenin elektrokimyasal testlerini yapın. Elektrik boşaltma işlemini sabit bir akımda gerçekleştirirken ısışarjı açık devre modunda gerçekleştirin.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

ATEC kese hücresi, GO katodu, pani atodu içeren asimetrik elektrotlarla yapılandırıldı ve KCl elektroliti ile dolduruldu. Şekil 1A'da gösterilen kese hücresinin kalınlığı 1 mm olup, bu da iki elektrot arasındaki isotermal koşulları ve etkin ısı iletimini kolaylaştırır. GO katot ve karbon kağıda kaplanmış PANI anotun taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüleri Şekil 1B ve Şekil 1C'degösterilmiştir. Gözenekli yapı aktif elektrot malzemeleri ile elektrolit arasındaki temas alanını arttırarak boşaltma akımını ve çıkış gücünü optimize emerek.

Asimetrik elektrotların farklı çalışma fonksiyonları ile RT'de açık devre koşullarında hücrede yerleşik gerilim (ΔV0) gözlenmiştir (Şekil 2A1). ATEC RT'den TH'yeısıtıldığında, ısı GO-sulu arabiriminde elektrolitte oksijen (c=O bağları) ve proton içeren fonksiyonel gruplar arasındaki psödokapve reaksiyonları tetikledi, böylece elektronlar GO'nun yüzeyine taşındıkça hücre gerilimi (Voc)arttı (Şekil 2A2). Harici bir yük bağlandığında, aTEC TH'dekielektrotlar arasındaki potansiyel fark altında boşaltıldı, burada deşarj kapasitesi esas olarak PANI anoduoksidasyonu ve fonksiyonel grupların azaltılması nedeniyle(Şekil 2A3),

Azaltma:

Oksidasyon:

TH = 70 °C'de termal şarj ve elektrik boşaltma sırasında aTEC'in gerilimleri Şekil 2B'degösterilmiştir. Açık devre potansiyeli, hücre RT'den TH = 70 °C'ye ısıtıldığında 0,185 V'a ulaşmış ve aTEC'in 4,1 mV/K'de yüksek sıcaklık katsayısı =V/T, V'nin elektrot voltajı ve T sıcaklığının T olduğu sıcaklık) sergilendiği yerdir. ATEC'in boşaltımı 0,1 mA sabit akım altında gerçekleştirildi. GO'nun özgül gravimetrik kapasitesi 10.43 mAh/g, PANI'nin ki ise 103.4 mAh/g idi. aTEC'in ısı-elektrik dönüşüm verimi, çıkış elektrik çalışması(W) girdi termal enerjiye bölünerek

Çıkış elektrik çalışması, yük kapasitesi üzerinden boşaltma geriliminin entegrasyonundan hesaplanırken, giriş termal enerjisi, TH'deboşaltma sırasında emilen ısı için hücreyi RT'den TH'ye ve Qiso'ya kadar ısıtmak için QH'den oluşuyordu. Denklemde, q deşarj kapasitesi, ηHX ısı geri kazanımı verimliliği, m elektrotlar ve elektrolit aktif malzemelerin kütlesi, Cp özgül ısı, ΔT çalışma sıcaklığı ve RT arasındaki sıcaklık farkı, ve ΔS reaksiyon entropi değişimidir. Şekil 2B'degösterilen boşaltmaya dayanarak, aTEC'imiz 70 °C'de %3,32'lik bir E'ye ulaşmıştır ve bu da Carnot'un %25,3'üne (%13,1) eşittir.

aTEC'in isothermal işletimi birçok farklı senaryoda kullanılmasına izin verir. ATEC kaynar su ile sıcak bir tencere ile şarj edilebilir(Şekil 3). Bir seriye bağlı altı aTEC'nin gerilimi >1 V'ye ulaşabilir. aTEC'imiz, yüksek sıcaklık katsayısı ve enerji dönüşüm verimliliği ile mükemmel bir ısı-elektrik performansı sergiledi. Hücre cihazının performansı ve çalışma sıcaklığı penceresi, elektrolitin bileşiminin değiştirilmesi ve yüksek α, düşük ısı kapasitesi ve sağlam işlevlere sahip elektrot malzemeleri kullanılarak daha da geliştirilebilir. Çalışmalarımız termoelektrokimyasal sistemlerin tasarımına ışık tutmaktadır. Daha fazla araştırma ve geliştirme ile, aTEC düşük dereceli ısı geri kazanımı için önemli bir teknoloji olma potansiyeline sahiptir.

Figure 1
Şekil 1: aTEC kese hücresi. (A) Kese hücre yapılandırması. GO katot ve PANI anodu titanyum (Ti) folyo akım kolektörü ile monte edilir ve hidrofilik polipropilen ayırıcı ile ayrılır. (B) GO katot ve (C)PANI anod her ikisi de karbon kağıt kaplı SEM görüntüleri. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 2
Şekil 2: aTEC şarj ve boşaltma. (A) ATEC'in çalışma prensibi. (B) ATEC'in ısıl şarj işleminin açık devre gerilimi (kırmızı çizgi) ve elektriksel boşaltma eğrisi (mavi çizgi). Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 3
Şekil 3: Sıcak bir tencere ile şarj edilen aTEC'in gösterimi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Çalışma modu TEC sistemi Yapı ve Malzemeler A ηE Referans
(mV/K) ECarnot)
Sıcaklık gradyanı
(sıcak ve soğuk kenarlarda ısıya bağlı redoks potansiyellerine göre sürekli çalışma)
Tgc Elektrot: Çok duvarlı karbon nanotüpler (MWCNT) tabanlı elektrot 1.4 0.24% 9
Elektrolit: K3Fe(CN)6/K4Fe(CN)6 -1.40%
Elektrot: Karbon bazlı malzeme 1.85 0.11% 6
Elektrolit: K3[Fe(CN)6]/(NH 4 )4[Fe(CN)6] veya Fe2(SO4)3/FeSO4 -0.40%
Elektrot: CNT aerogel levhalar 1.43 0.55% 8
Elektrolit: K3Fe(CN)6/K4Fe(CN)6 -3.95%
Sıcaklık gradyanı Rfb Elektrot: karbon bez 3 1.80% 10
Akış elektroliti: [Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4- ve V3+/V2+ -15%
Sıcaklık döngüsü TREC Elektrot: CuHCF ve Cu 1.2 3.70% 14
Elektrolit: NaNO3 ve Cu(NO3)2 -25%
Elektrot: NiHCF ve Ag/AgCl 0.74 1.60% 12
Elektrolit: KCl -13%
Elektrot: KFeIIFeIII(CN)6 ve K3Fe(CN)6/K4Fe(CN)6 karbon bezli 1.45 0.72% 13
Elektrolit: KNO3 -6.00%
TRAB Elektrot: Cu - 0.86% 19
Elektrolit: Cu(NO3)2/NH4NO3 -6.10%
Elektrot: Cu - 0.70% 20
Akış elektroliti: Cu(NO3)2/NH4NO3 -5.00%
Sıcaklık döngüsü aTEC Elektrot: GO ve PANI 4.1 3.32% (25.3%) Bu çalışma
Elektrolit: KCl

Tablo 1: Düşük dereceli ısıdan elektriğe dönüşüm için farklı TEC teknolojilerinin karşılaştırılması.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

aTEC, RT'den TH'ye ısıtma sırasında termal bir şarj işlemi ve TH'deart arda elektrik boşaltma işlemi ile termal enerjiyi elektriğe dönüştürür. Bir sıcaklık degradesine veya TGC ve TREC gibi bir sıcaklık döngüsüne olan bağımlılıktan kurtulan aTEC, tüm şarj ve boşaltma işlemleri sırasında isothermal ısıtma işlemine olanak tanır. Isıl ısıl uyarılmış gerilim GO'nun psödokapasi etkisine dayanır, çünkü ısıtma, protonların GO'nun oksijen fonksiyonel grupları üzerindeki kemizorpsiyonlarını kolaylaştırır ve GO-sulu arabiriminde psödokapasif reaksiyona neden olur. PANI artan gerilime çok az katkıda bulunur ancak boşaltma işleminde elektron sağlar. KCl elektrolitinin kullanımı, elektrot-elektrolit arabiriminin yükünü reaksiyon sırasında dengeli tutar ve tüm hücrenin iletkenliğini artırır. Sistem toksik olmayan ve çevre dostudur, bu da onu ticari uygulamalar için ideal hale getirir. Elektrolit için diğer alternatifler klorür tuzu olabilir, NaCl gibi, klorür iyonları boşaltma işleminde PANI oksidasyon reaksiyonu önemli bir rol oynamaktadır çünkü.

Termal degradelere veya termal döngülere dayalı teknolojilerin aksine, aTEC benzersizdir ve düşük maliyeti, esnekliği, hafifliği, izotermal yük/elektrik boşaltma süreci ve hücre yığınları oluşturma yeteneği sayesinde pratik uygulamalar için potansiyele sahiptir. ATEC, 70 °C'de 4,1 mV/K ve %3,32 (ηcarnot'un%25,3'üne eşdeğer) yüksek bir α elde eder ve bu da düşük dereceli ısı hasat için mevcut tekniklerden daha üstündür. ATEC ve diğer TEC tekniklerinin karşılaştırılması Tablo 1'degösterilmiştir.

aTEC'in döngüsel performansı hala tatmin edici değildir. Bu elektrolit içine bir redoks çift ekleyerek veya elektrot malzemeleri değiştirerek geliştirilebilir. Prusya mavisi analogları (PBA) aTEC için daha iyi bir anot elektrot yapmak olasıdır, bazı PBA'ların negatif sıcaklık katsayısı aTEC verimliliğini artırmaya yardımcı olabilir çünkü. Geliştirilmiş döngüsellik ile bir aTEC ticari kullanım için büyük bir potansiyele sahiptir, bir klima atık ısı kurtarma gibi.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarlar hiçbir rakip mali çıkarları beyan.

Acknowledgments

Yazarlar Prof. D.Y.C. Leung ve Dr. Y. Chen (Hong Kong Üniversitesi), Prof. M.H.K. Leung (Hong Kong Şehir Üniversitesi), Dr. W. S. Liu (Güney Bilim ve Teknoloji Üniversitesi) ve Bay Frank H.T. Leung (Techskill [Asia] Limited) ile yapıcı bir tartışma kabul etmektedirler. Yazarlar, 17204516 ve 17206518 ödül numarası ve Yenilik ve Teknoloji Fonu (Ref: ITS/171/16FX) altında Hong Kong Özel İdare Bölgesi Araştırma Hibeleri Konseyi Genel Araştırma Fonu'nun mali desteğini kabul etmektedirler.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Chu, S., Majumdar, A. Opportunities and Challenges for A Sustainable Energy Future. Nature. 488, 294 (2012).
  2. Forman, C., Muritala, I. K., Pardemann, R., Meyer, B. Estimating the Global Waste Heat Potential. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 57, 1568-1579 (2016).
  3. Gur, I., Sawyer, K., Prasher, R. Searching for A Better Thermal Battery. Science. 335, (6075), 1454-1455 (2012).
  4. He, R., Schierning, G., Nielsch, K. Thermoelectric Devices: A Review of Devices, Architectures, and Contact Optimization. Advanced Materials Technologies. 3, (4), 1700256 (2018).
  5. 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).
  6. Zhang, L., et al. High Power Density Electrochemical Thermocells for Inexpensively Harvesting Low-Grade Thermal Energy. Advanced Materials. 29, (12), 1605652 (2017).
  7. Duan, J., et al. Aqueous Thermogalvanic Cells with A High Seebeck Coefficient for Low-Grade Heat Harvest. Nature Communications. 9, (1), 5146 (2018).
  8. Im, H., et al. High-Efficiency Electrochemical Thermal Energy Harvester Using Carbon Nanotube Aerogel Sheet Electrodes. Nature Communications. 7, 10600 (2016).
  9. Hu, R., et al. Harvesting Waste Thermal Energy Using A Carbon-Nanotube-Based Thermo-Electrochemical Cell. Nano Letters. 10, (3), 838-846 (2010).
  10. Poletayev, A. D., McKay, I. S., Chueh, W. C., Majumdar, A. Continuous Electrochemical Heat Engines. Energy and Environmental Science. 11, (10), 2964-2971 (2018).
  11. 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).
  12. Lee, S. W., et al. An Electrochemical System for Efficiently Harvesting Low-Grade Heat Energy. Nature Communications. 5, 3942 (2014).
  13. 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).
  14. Yang, Y., et al. Membrane-Free Battery for Harvesting Low-Grade Thermal Energy. Nano Letters. 14, (11), 6578-6583 (2014).
  15. 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).
  16. Shibata, T., Fukuzumi, Y., Kobayashi, W., Moritomo, Y. Thermal Power Generation During Heat Cycle Near Room Temperature. Applied Physics Express. 11, (1), 017101 (2018).
  17. Shibata, T., Fukuzumi, Y., Moritomo, Y. Thermal Efficiency of A Thermocell Made of Prussian Blue Analogues. Scientific Reports. 8, (1), 14784 (2018).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics