Для цитирования:
Артюхов Д. И., Киселев Н. В., Горшков Н. В., Гороховский А. В., Бурмистров И. Н. Исследование влияния концентрации электролита на параметры термоэлектрохимической ячейки // Электрохимическая энергетика. 2019. Т. 19, вып. 4. С. 212-222. DOI: 10.18500/1608-4039-2019-19-4-212-222, EDN: BRFDBM
Исследование влияния концентрации электролита на параметры термоэлектрохимической ячейки
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.
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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.
- 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.
- 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
- 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
- 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
- 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