Termoelektrické vlastnosti alkalicky aktivovaných hlinitokřemičitanů
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
B
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Tato práce se zabývá využitím alkalicky aktivovaných hlinitokřemičitanů (AAA) v oblasti získávání elektrické energie termoelektrickou přeměnou. Klade si za cíl přiblížit problematiku termoelektrické konverze jako takové a její výskyt v těchto materiálech. Tyto poznatky podkládá měřením termoelektrického napětí vybraných směsí AAA, konkrétně struskových geopolymerů s přídavkem uhlíkových sazí a jak struskových, tak metalupkových geopolymerů s příměsí grafitového prášku. Tato měření byla provedena opakovaným ohřevem jedné plochy vzorku pomocí rezistoru a zaznamenáváním odezvy v podobě napětí ve vzorku i na elektrodách. Z naměřených hodnot byl pro jednotlivé vzorky vypočten Seebeckův koeficient, jehož nejvyšší hodnota byla zjištěna pro alkalicky aktivovanou strusku s příměsí uhlíkových sazí o koncentraci 4 % (|| = 1904 V/K). Dalším cílem bylo měření tepelných vlastností, jmenovitě měrné tepelné kapacity, součinitele tepelné vodivosti a tepelné difuzivity; toho bylo dosaženo prostřednictvím snímkování ohřívaných vzorků termokamerou. Nejvyšší hodnoty měrné tepelné kapacity i součinitele tepelné vodivosti bylo dosaženo ve vzorku metalupkového geopolymeru s koncentrací grafitového prášku 8 % (c = 2086 J/kg/K; = 1,815 W/m/K). Tepelnou difuzivitu vykazovaly veškeré vzorky téměř stejnou, a to 610-7 m2/s v průměru. Na základě výsledných hodnot usuzujeme, že termoelektrická konverze v těchto materiálech zatím nedosahuje hodnot potřebných pro významnou regeneraci elektrické energie ve větším měřítku, domníváme se však, že s dalším výzkumem lze dosáhnout hodnot vyšších.
This work focuses on the potential usage of alkali-activated aluminosilicates (AAA) in relation to energy harvesting. It sets a goal of familiarizing the reader with thermoelectrical conversion itself and its existence within those materials. Based on this knowledge, the measurement of thermoelectrical voltage has been conducted in chosen mixtures of AAA; more specifically a slag geopolymer with carbon black admixture, a slag geopolymer with graphite powder admixture and a metashale geopolymer with graphite powder admixture. This experiment was executed by repeated heating of the surface area of the sample on one side using a resistor, while the other side was kept at reference temperature. The response in the form of voltage generated in the sample as well as on the electrodes was recorded. The measured values were then used to calculate the Seebeck coefficient. The best response was provided by a slag geopolymer sample with carbon black admixture at 4 % concentration (|| = 1904 V/K). The second goal was to measure thermal properties of those samples, specifically the specific heat capacity, the thermal conductivity coefficient and thermal diffusivity. This goal has been reached by capturing the samples with a thermal camera while heating them on a hot-plate. The highest values of specific heat capacity and the thermal conductivity coefficient were provided by a sample of metashale geopolymer with graphite powder admixture at 8 % concentration (c = 2086 J/kg/K; = 1,815 W/m/K). Thermal diffusivity proved to be almost identical in all samples, 610-7 m2/s on average. Based on the results, we conclude that the thermoelectrical conversion in these materials is not enough to be significant in bigger scale energy harvesting yet. However, we also believe that it’s possible to reach better results with further research.
This work focuses on the potential usage of alkali-activated aluminosilicates (AAA) in relation to energy harvesting. It sets a goal of familiarizing the reader with thermoelectrical conversion itself and its existence within those materials. Based on this knowledge, the measurement of thermoelectrical voltage has been conducted in chosen mixtures of AAA; more specifically a slag geopolymer with carbon black admixture, a slag geopolymer with graphite powder admixture and a metashale geopolymer with graphite powder admixture. This experiment was executed by repeated heating of the surface area of the sample on one side using a resistor, while the other side was kept at reference temperature. The response in the form of voltage generated in the sample as well as on the electrodes was recorded. The measured values were then used to calculate the Seebeck coefficient. The best response was provided by a slag geopolymer sample with carbon black admixture at 4 % concentration (|| = 1904 V/K). The second goal was to measure thermal properties of those samples, specifically the specific heat capacity, the thermal conductivity coefficient and thermal diffusivity. This goal has been reached by capturing the samples with a thermal camera while heating them on a hot-plate. The highest values of specific heat capacity and the thermal conductivity coefficient were provided by a sample of metashale geopolymer with graphite powder admixture at 8 % concentration (c = 2086 J/kg/K; = 1,815 W/m/K). Thermal diffusivity proved to be almost identical in all samples, 610-7 m2/s on average. Based on the results, we conclude that the thermoelectrical conversion in these materials is not enough to be significant in bigger scale energy harvesting yet. However, we also believe that it’s possible to reach better results with further research.
Description
Keywords
Seebeckův jev, Peltierův jev, Thomsonův jev, Jouleovo teplo, termočlánek, termoelektrický generátor, alkalicky aktivované hlinitokřemičitany, energy harvesting, Seebeck effect, Peltier effect, Thomson effect, Joule heating, thermocouple, thermoelectric generator, alkali-activated aluminosilicates, energy harvesting
Citation
FILIPSKÁ, K. Termoelektrické vlastnosti alkalicky aktivovaných hlinitokřemičitanů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2023.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
bez specializace
Comittee
prof. Ing. Martina Klučáková, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Michal Veselý, CSc. (místopředseda)
doc. Ing. Zdenka Kozáková, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Filip Mravec, Ph.D. (člen)
prof. Mgr. Martin Vala, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2023-06-15
Defence
Obhajoba proběhla podle následujícího schématu: prezentace student-vyjádření vedoucí/ho-oponentský posudek-reakce na posudek-diskuse s komisí. Studentka přednesla velmi dobrý výtah výsledků své bakalářské práce, zodpověděla dotazy oponentské i členů komise, reagovala na připomínky k bakalářské práci. V diskusi tak studentka prokázala velmi dobrou schopnost orientace v teoretických i praktických základech problematiky bakalářské práce. Komise, s uvážením hodnocení v posudku a vyjádření vedoucí/ho, zhodnotila její bakalářskou práci celkově jako velmi dobrou.
Klučáková: Jaké byly odchylky měření?
Kozáková: Co znamená označení vzorků REF A a REF 2?
Mravec: Co je to perkolační práh?
Veselý: Znáte relativní vlhkost, při které se měřilo?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení