Dissertação

Desenvolvimento de termocélulas nanoestruturadas do tipo em camadas e coplanar

Environmental problems accentuated by fires and fossil fuels reflect the need to develop more accurate environmental monitoring systems, as well as the reuse of waste heat in thermoelectric conversion in industrial processes. Thus, in this research, thermocells based on Buckypaper (BP) were develope...

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Autor principal: PINHEIRO, Paula Fabíola Pantoja
Grau: Dissertação
Idioma: por
Publicado em: Universidade Federal do Pará 2022
Assuntos:
Nanotubos de Carbono
Sensors
Temperatura
Potência termoelétrica
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUCAO
PROCESSOS INDUSTRIAIS
ENGENHARIA DE PROCESSOS
Acesso em linha: http://repositorio.ufpa.br:8080/jspui/handle/2011/14979
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spelling ir-2011-149792025-03-12T19:03:33Z Desenvolvimento de termocélulas nanoestruturadas do tipo em camadas e coplanar Development of layered and coplanar nanostructured thermocells PINHEIRO, Paula Fabíola Pantoja REIS, Marcos Allan Leite dos http://lattes.cnpq.br/8252507933374637 https://orcid.org/0000-0003-2226-2653 Nanotubos de Carbono Sensors Temperatura Potência termoelétrica CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUCAO PROCESSOS INDUSTRIAIS ENGENHARIA DE PROCESSOS Environmental problems accentuated by fires and fossil fuels reflect the need to develop more accurate environmental monitoring systems, as well as the reuse of waste heat in thermoelectric conversion in industrial processes. Thus, in this research, thermocells based on Buckypaper (BP) were developed in two arrangements: layered and coplanar. BP was produced by vacuum filtration of functionalized Carbon Nanotubes (f-CNTs) through a filter paper with 14 μm pores. Scanning Electron Microscopy showed a BP consisting of cellulose fibers impregnated with agglomerated f-CNTs. By measuring two-point, a BP tape (1.0 cm2) showed an electrical resistance of 0.92 kΩ at 300 K. When heated in the range of 300-337 K, the BP reduced on average 22.39% of its electrical resistance, characterized as a thermoresistor. In the layered thermocell, keeping the copper electrode at room temperature while the BP electrode (active area: 5.5 cm2 ) was thermally excited generated a thermoelectric power (α) of 26.33 mV/K for ΔT = 3.0 K. This result is superior to that reported in nanostructured thermoelectrochemical cells and is close to that obtained by commercial silicon. In the coplanar thermocell, the BP was connected between two copper electrodes that acted as hot and cold sides (cooled by a heatsink) and reached α = -0.06 mV/K for ΔT = 19 K. This result was inferior to that obtained for Bi2Te3 and superior to that obtained by a free-standing BP based on nitrogen-doped CNTs. Problemas ambientais acentuados por queimadas e combustíveis fósseis refletem na necessidade de desenvolver sistemas de monitoramento ambiental mais precisos, bem como, a reutilização do calor residual na conversão termoelétrica em processos industriais. Assim, nesta pesquisa foram desenvolvidas termocélulas baseadas em Buckypaper (BP) em dois arranjos: em camadas e coplanar. O BP foi produzido pela filtração a vácuo de Nanotubos de Carbono funcionalizados (NTCs-f) por meio de um papel filtro com poros de 14 μm. A Microscopia Eletrônica de Varredura mostrou um BP constituído por fibras de celulose impregnadas com TCs-f aglomerados. Por medição de duas pontas, uma fita BP (1,0 cm2) apresentou resistência elétrica de 0,92 kΩ a 300 K. Ao ser aquecido na faixa de 300-337 K, o BP reduziu em média 22,39% da sua resistência elétrica, caracterizando-se como termorresistor. Na termocélula em camadas, manter o eletrodo de cobre a temperatura ambiente enquanto o eletrodo de BP (área ativa: 5,5 cm2) foi excitado termicamente gerou uma potência termoelétrica (α) de 26,33 mV/K para ΔT = 3,0 K. Esse resultado é superior ao relatado em células termoeletroquímicas nanoestruturadas e encontra-se próximo ao obtido por silício comercial. Na termocélula coplanar, o BP foi conectado entre dois eletrodos de cobre que atuaram como lado quente e frio (resfriado por um dissipador) e alcançou α = -0,06 mV/K para ΔT = 19 K. Esse resultado foi inferior ao obtido para Bi2Te e superior ao alcançado por um BP autossustentado baseado em NTCs dopados com nitrogênio. 2022-11-10T15:14:32Z 2022-11-10T15:14:32Z 2021-08-10 Dissertação PINHEIRO, Paula Fabíola Pantoja. Desenvolvimento de termocélulas nanoestruturadas do tipo em camadas e coplanar. Orientador: Marcos Allan Leite dos Reis. 2021. 104 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Processos) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2021. Disponível em:https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/14979 . Acesso em:. http://repositorio.ufpa.br:8080/jspui/handle/2011/14979 por Acesso Aberto Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ application/pdf Universidade Federal do Pará Brasil Instituto de Tecnologia UFPA Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Processos 1 PDF Disponível na internet, via correio eletrônico: bibliotecaitec@ufpa.br
institution Repositório Institucional - Universidade Federal do Pará
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