Розробка генерації напруги з використанням активованого бамбукового вугілля з водним електролітом в трьох типах електродів

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.213099

Ключові слова:

бамбукове активоване вугілля, протиелектрод, вода, температурний, функціональна група, напруга

Анотація

В даний час розробляється використання батареї в якості джерела живлення для невеликих електронних пристроїв, таких як камера, ноутбук і телефон з бездротовою сенсорною мережею. Крім того, через використання викопного палива, що виділяє вуглекислий газ, і посилення глобального потепління зміна клімату продовжує погіршуватися. Однак через зміну клімату багато хто шукав альтернативи для скорочення викидів вуглекислого газу. Тому важливе значення має використання екологічно чистого матеріалу, такого як бамбук. Для отримання електричної енергії в даному дослідженні використовувалося активоване бамбукове вугілля в якості електрода, який містився між протиелектродами. Електрична енергія вироблялася системою, що складається з протиелектрода – електрода – протиелектрода. Випробовувалися три типи протиелектродів: мідь, алюміній і алюмінієва фольга. Перед нагріванням між електродом і протиелектродом вводили електроліт. В якості електроліту використовувалася дистильована вода. Електростатична сила створювалася іонами водного електроліту у напрямку до полюсів функціональних груп, електричним зарядом пір і рухливістю електронів в протиелектроді. Таким чином відбувалося вивільнення електронів. Результат показує, що найбільша температурна чутливість електричної напруги (dV/dT) виробляється алюмінієм 64,043 мВ/°с, алюмінієвою фольгою 63,578 мВ/°С і міддю 6,136 мВ/°с. Це пов'язано з більш високою рухливістю електронів в алюмінії, в той час як вміст фосфору в алюмінієвій фользі має тенденцію притягувати електрони, перешкоджаючи вивільненню електронів. Генерована електрична напруга була ефективною при температурі вище ∆T=45 °C. Це пов'язано з ослабленням водневого зв'язку молекули води, в результаті чого іони легко притягувалися до поверхні активованого вугілля, викликаючи більше вивільнення електронів

Біографії авторів

Si Putu Gede Gunawan Tista, Brawijaya University Jl. Mayjend Haryono, 167, Malang, Indonesia, 65145

Doctoral Student in Mechanical Engineering

Department of Mechanical Engineering

Eko Siswanto, Brawijaya University Jl. Mayjend Haryono, 167, Malang, Indonesia, 65145

Doctorate in Mechanical Engineering

Department of Mechanical Engineering

Mega Nur Sasongko, Brawijaya University Jl. Mayjend Haryono, 167, Malang, Indonesia, 65145

Doctorate in Mechanical Engineering

Department of Mechanical Engineering

I Nyoman Gede Wardana, Brawijaya University Jl. Mayjend Haryono, 167, Malang, Indonesia, 65145

Professor in Mechanical Engineering

Department of Mechanical Engineering

Посилання

  1. Shah, J., Jan, M. R., Mabood, F., Shahid, M. (2006). Conversion of Waste Tyres into Carbon Black and their Utilization as Adsorbent. Journal of the Chinese Chemical Society, 53 (5), 1085–1089. doi: https://doi.org/10.1002/jccs.200600144
  2. Lazkano, I., Nøstbakken, L., Pelli, M. (2017). From fossil fuels to renewables: The role of electricity storage. European Economic Review, 99, 113–129. doi: https://doi.org/10.1016/j.euroecorev.2017.03.013
  3. Yang, C.-S., Jang, Y. S., Jeong, H. K. (2014). Bamboo-based activated carbon for supercapacitor applications. Current Applied Physics, 14 (12), 1616–1620. doi: https://doi.org/10.1016/j.cap.2014.09.021
  4. Ye, X., Yang, Q., Zheng, Y., Mo, W., Hu, J., Huang, W. (2014). Biotemplate synthesis of carbon nanostructures using bamboo as both the template and the carbon source. Materials Research Bulletin, 51, 366–371. doi: https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2013.12.032
  5. Tavakkoli, S., Lokare, O. R., Vidic, R. D., Khanna, V. (2016). Systems-Level Analysis of Waste Heat Recovery Opportunities from Natural Gas Compressor Stations in the United States. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 4 (7), 3618–3626. doi: https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.5b01685
  6. Xie, M., Dunn, S., Boulbar, E. L., Bowen, C. R. (2017). Pyroelectric energy harvesting for water splitting. International Journal of Hydrogen Energy, 42 (37), 23437–23445. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.02.086
  7. Macías-García, A., Torrejón-Martín, D., Díaz-Díez, M. Á., Carrasco-Amador, J. P. (2019). Study of the influence of particle size of activate carbon for the manufacture of electrodes for supercapacitors. Journal of Energy Storage, 25, 100829. doi: https://doi.org/10.1016/j.est.2019.100829
  8. B Xu, B., Liu, L., Lim, H., Qiao, Y., Chen, X. (2012). Harvesting energy from low-grade heat based on nanofluids. Nano Energy, 1 (6), 805–811. doi: https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2012.07.013
  9. Siddique, A. R. M., Mahmud, S., Heyst, B. V. (2017). A review of the state of the science on wearable thermoelectric power generators (TEGs) and their existing challenges. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 73, 730–744. doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.01.177
  10. Du, L., Shi, G., Zhao, J. (2014). Review of Micro Magnetic Generator. Sensors & Transducers, 176 (8) 1–12. Available at: https://pdfs.semanticscholar.org/aeca/67ab520d7279c6dd7ac636e51b9492b1d5c5.pdf?
  11. Lim, H., Shi, Y., Wang, M., Qiao, Y. (2015). Effects of work function on thermal sensitivity of electrode potential. Applied Physics Letters, 106 (22), 223901. doi: https://doi.org/10.1063/1.4921769
  12. Sun, F., Wang, L., Peng, Y., Gao, J., Pi, X., Qu, Z. et. al. (2018). Converting biomass waste into microporous carbon with simultaneously high surface area and carbon purity as advanced electrochemical energy storage materials. Applied Surface Science, 436, 486–494. doi: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.12.067
  13. Wang, Q., Yan, J., Fan, Z. (2016). Carbon materials for high volumetric performance supercapacitors: design, progress, challenges and opportunities. Energy & Environmental Science, 9 (3), 729–762. doi: https://doi.org/10.1039/c5ee03109e
  14. Li, L., Quinlivan, P. A., Knappe, D. R. U. (2002). Effects of activated carbon surface chemistry and pore structure on the adsorption of organic contaminants from aqueous solution. Carbon, 40 (12), 2085–2100. doi: https://doi.org/10.1016/s0008-6223(02)00069-6
  15. Wang, J., Feng, S.-P., Yang, Y., Hau, N. Y., Munro, M., Ferreira-Yang, E., Chen, G. (2015). “Thermal Charging” Phenomenon in Electrical Double Layer Capacitors. Nano Letters, 15 (9), 5784–5790. doi: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5b01761
  16. Qiao, Y., Punyamurtual, V. K., Han, A., Lim, H. (2008). Thermal-to-electric energy conversion of a nanoporous carbon. Journal of Power Sources, 183 (1), 403–405. doi: https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2008.05.008
  17. Lim, H., Shi, Y., Qiao, Y. (2016). Thermally chargeable supercapacitor working in a homogeneous, changing temperature field. Applied Physics A, 122 (4). doi: https://doi.org/10.1007/s00339-016-9981-2
  18. Lim, H., Shi, Y., Qiao, Y. (2017). Thermally chargeable supercapacitor based on nickel-coated nanoporous carbon. International Journal of Green Energy, 15 (2), 53–56. doi: https://doi.org/10.1080/15435075.2017.1313737
  19. Liu, K., Ding, T., Li, J., Chen, Q., Xue, G., Yang, P. et. al. (2018). Thermal-Electric Nanogenerator Based on the Electrokinetic Effect in Porous Carbon Film. Advanced Energy Materials, 8 (13), 1702481. doi: https://doi.org/10.1002/aenm.201702481
  20. Yahya, M. A., Al-Qodah, Z., Ngah, C. W. Z. (2015). Agricultural bio-waste materials as potential sustainable precursors used for activated carbon production: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 46, 218–235. doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.02.051
  21. Ngafwan, N., Wardana, I. N. G., Wijayanti, W., Siswanto, E. (2018). The role of NaOH and papaya latex bio-activator during production of carbon nanoparticle from rice husks. Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology, 9 (4), 045011. doi: https://doi.org/10.1088/2043-6254/aaf3af
  22. Zhang, X., Zhao, L.-D. (2015). Thermoelectric materials: Energy conversion between heat and electricity. Journal of Materiomics, 1 (2), 92–105. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmat.2015.01.001
  23. Brini, E., Fennell, C. J., Fernandez-Serra, M., Hribar-Lee, B., Lukšič, M., Dill, K. A. (2017). How Water’s Properties Are Encoded in Its Molecular Structure and Energies. Chemical Reviews, 117 (19), 12385–12414. doi: https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.7b00259

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-12-31

Як цитувати

Tista, S. P. G. G., Siswanto, E., Sasongko, M. N., & Wardana, I. N. G. (2020). Розробка генерації напруги з використанням активованого бамбукового вугілля з водним електролітом в трьох типах електродів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(6 (108), 71–79. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.213099

Номер

Том 6 № 6 (108) (2020): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Si Putu Gede Gunawan Tista, Eko Siswanto, Mega Nur Sasongko, I Nyoman Gede Wardana

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.