Cd|KOH|NiOOH

Zn|NH4CI|MnO2

Li|LiClO4|MnO2

Pb|H2SO4|PbO2

H2|KOH|O2

Исследование влияния концентрации электролита на параметры термоэлектрохимической ячейки

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).

Использование тепла низкотемпературных источников, традиционно-рассеивающегося в окружающую среду, для производства полезной энергии является актуальной научно-технической задачей. В статье рассматривается электрохимический принцип сбора теплоты низкотемпературных источников (температура менее 100°С) и конверсии ее в электричество с использование термоэлектрохимической ячейки на основе комплексных солей гексацианоферрита/гексацианоферрата калия. Эффективность преобразования низкотемпературного тепла в полезную энергию в исследуемом типе ячеек в значительной степени зависит от концентрации электролита. В работе установлены зависимости выходной мощности термоэлектрохимической ячейки от концентрации электролита в диапазоне от 0.2 до 0.6 моль/л и при температурных градиентах от 10 до 50 градусов. Результаты измерения комплексного импеданса показали взаимосвязь внутреннего сопротивления ячейки и концентрации электролита. Полученные данные позволяют оптимизировать составы электролитов на основе гексацианоферрита/гексацианоферрата калия для разработки устройств преобразования низкотемпературного тепла в электроэнергию.

Литература

1. Dupont M. F., MacFarlane D. R., Pringle J. M. Thermo-electrochemical cells for waste heat harvesting – progress and perspectives // Chem. Commun. 2017. Vol. 53, № 47. P. 6288–6302. DOI: https://doi.org/10.1039/C7CC02160G

2. Gunawan A., Lin C.-H., Buttry D. A. Liquid thermoelectrics : review of recent and limited new data of thermogalvanic cell experiments // Nanoscale Microscale Thermophys. 2013. Vol. 17, № 4. P. 304–323. DOI: https://doi.org/10.1080/15567265.2013.776149

3. Im H., Kim T., Song H., Choi J., Park J. S., Ovalle-Robles R., Yang H. D., Kihm K. D., Baughman R. H., Lee H. H., Kang T. J., Kim Y. H. High-efficiency electrochemical thermal energy harvester using carbon nanotube aerogel sheet electrodes // Nature communications. 2016. Vol. 7. P. 1–8. DOI: https://doi.org/10.1038/ncomms10600

4. Shindrov A., Artyukhov D., Vikulova M., Spirin N., Nikitina N., Savin N., Gorshkov N., Burmistrov I. Thermo-electrochemical cells based on polymer and mineral hydrogels for low-grade waste heat conversion // AIP Conference Proceedings. 2017. Vol. 1899, № 1. P. 020016. DOI: https://doi.org//10.1063/1.5009841

5. Zhang L., Kim T., Li N., Kang T. J., Chen J., Pringle J. M., Zhang M., Kazim A. H., Fang S., Haines C., Al-Masri D., Cola B. A., Razal J. M., Di J., Beirne S., MacFarlane D. R., Gonzalez-Martin A., Mathew S., Kim Y. H., Wallace G., Baughman R. H. High Power Density Electrochemical Thermocells for Inexpensively Harvesting Low-Grade Thermal Energy // Advanced Materials. 2017. Vol. 29, № 12. P. 1605652. DOI: https://doi.org//10.1002/adma.201605652

6. Romano M., Li N., Antiohos D., Razal J., Nattestad A., Beirne S., Fang S., Chen Y., Jalili R., Wallace G., Baughman R., Chen J. Carbon Nanotube – Reduced Graphene Oxide Composites for Thermal Energy Harvesting Applications // Advanced Materials. 2013. Vol. 25, № 45. P. 6602–6606. DOI: https://doi.org//10.1002/adma.201303295

7. Kim T., Lee J., Lee G., Yoon H., Kang T., Kim Y. High thermopower of ferri / ferrocyanide redox couple in organic-water solutions // Nano Energy. 2016. Vol. 31. P. 160–167. DOI: https://doi.org//10.1016/j.nanoen.2016.11.014

8. Quickenden T. I., Mua Y. A. Review of power generation in aqueous thermogalvanic cells // J. Electrochem. Soc., 1995. Vol. 142, № 11. Р. 3985–3994. DOI: https://doi.org//10.1149/1.2048446

9. Kazim A. H., Cola B. A. Electrochemical Characterization of Carbon Nanotube and Poly (3,4-ethylenedioxythiophene)Poly(styrenesulfonate) Composite Aqueous Electrolyte for Thermo-Electrochemical Cells // Journal of the Electrochemical Society. 2016. Vol. 163, № 8. P. F867–F871. DOI: https://doi.org//10.1149/2.0981608jes

10. Alavanthar T., Ellappan V. Stimulating electrode design for implantable sub retina research application : A novel approach // International Journal of Engineering & Technology. 2018. Vol. 7, № 2.24. P. 570–577.

11. Parulekar S., Sholapure S., Holmukhe R. M., Karandikar P. B. Study of PVDF Based Electrode Structure in Supercapacitors // International Journal of Engineering & Technology. 2018. Vol. 7, № 4.5. P. 313–315.

12. Wang J. B., Zhang H., Guo X. Full coupling response of single-walled carbon nanotubes // International Journal for Multiscale Computational Engineering. 2013. Vol. 11, № 1. P. 37–43. DOI: https://doi.org/10.1615/IntJMultCompEng.2012003180

13. Burmistrov I. N., Muratov D. S., Ilinykh I. A., Kolesmikov E. A., Godymchuk A. Yu., Kuznetsov D. V. The effects of liquid-phase oxidation of multiwall carbon nanotubes on their surface characteristics // IOP Conference Series : Materials Science and Engineering. 2016. Vol. 112, № 1. P. 012004. DOI: https://doi.org/10.1088/1757-899X/112/1/012004

14. Burmistrov I., Kovyneva N., Gorshkov N., Gorokhovsky A., Durakov A., Artyukhov D., Kiselev N. Development of new electrode materials for thermo-electrochemical cells for waste heat harvesting // Renewable Energy Focus. 2019. Vol. 29. P. 42–48. DOI: https://doi.org//10.1016/j.ref.2019.02.003

15. Hu R., ColaqB., Haram N., Barisci J., Lee S., Stoughton S., Wallace G., Too C., Thomas M., Gestos A., Cruz M., Ferraris J., Zakhidov A., Baughman R. Harvesting Waste Thermal Energy Using a Carbon-Nanotube-Based ThermoElectrochemical Cell // Nano Letters, 2010. Vol. 10, № 3. P. 838-846. DOI: https://doi.org//10.1021/nl903267n

Текст в формате PDF:
(downloads: 81)