Mejora del rendimiento termoeléctrico de películas compuestas de Bi y quitosano de origen natural utilizando un método energéticamente eficiente
Autores: Jang, Eunhwa; Banerjee, Priyanshu; Huang, Jiyuan; Holley, Rudolph; Gaskins, John T.; Hoque, Md Shafkat Bin; Hopkins, Patrick E.; Madan, Deepa
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Mejora del rendimiento termoeléctrico de películas compuestas de Bi y quitosano de origen natural utilizando un método energéticamente eficiente
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Eficiente en energía
Generadores termoeléctricos
Películas compuestas
Quitosano
Presión
Factor de potencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
Este trabajo presenta una técnica energéticamente eficiente para fabricar generadores termoeléctricos flexibles utilizando tinta imprimible. Hemos fabricado películas gruesas compuestas termoeléctricas utilizando dos tamaños de malla diferentes de partículas de bismuto de tipo n, varias proporciones de peso de aglutinante a material termoeléctrico, y dos presiones diferentes, 200 MPa y 300 MPa, para optimizar las propiedades termoeléctricas de las películas compuestas. El uso de quitosano disuelto en dimetilsulfóxido con menos del 0,2 % en peso de quitosano, por primera vez se utilizó quitosano en este proceso, fue suficiente para fabricar tintas TE y películas compuestas. Se utilizaron procesos de curado a baja temperatura, junto con presión uniaxial, para evaporar el solvente de las tintas depositadas por gotas. Esta combinación redujo la temperatura necesaria en comparación con los procesos de curado tradicionales al mismo tiempo que aumentaba la densidad de empaquetamiento de la película al eliminar los poros y huecos en la película compuesta de quitosano-bismuto. El análisis microestructural de las películas compuestas revela bajos niveles de poros y huecos cuando se prensan a presiones suficientemente altas. La película compuesta de mejor rendimiento se obtuvo con la proporción de peso de 1:2000 de aglutinante a bismuto, tamaño de partícula de malla 100 y 300 MPa de presión. La mejor película compuesta de bismuto quitosano que se prensó a 300 MPa tuvo un factor de potencia de 4009 +/- 391 W/m K con una alta conductividad eléctrica de 7337 +/- 522 S/cm. La conductividad térmica medida de esta misma muestra fue de 4,4 +/- 0,8 W/m K y el correspondiente valor de figura de mérito fue de 0,27 a temperatura ambiente.
Descripción
Este trabajo presenta una técnica energéticamente eficiente para fabricar generadores termoeléctricos flexibles utilizando tinta imprimible. Hemos fabricado películas gruesas compuestas termoeléctricas utilizando dos tamaños de malla diferentes de partículas de bismuto de tipo n, varias proporciones de peso de aglutinante a material termoeléctrico, y dos presiones diferentes, 200 MPa y 300 MPa, para optimizar las propiedades termoeléctricas de las películas compuestas. El uso de quitosano disuelto en dimetilsulfóxido con menos del 0,2 % en peso de quitosano, por primera vez se utilizó quitosano en este proceso, fue suficiente para fabricar tintas TE y películas compuestas. Se utilizaron procesos de curado a baja temperatura, junto con presión uniaxial, para evaporar el solvente de las tintas depositadas por gotas. Esta combinación redujo la temperatura necesaria en comparación con los procesos de curado tradicionales al mismo tiempo que aumentaba la densidad de empaquetamiento de la película al eliminar los poros y huecos en la película compuesta de quitosano-bismuto. El análisis microestructural de las películas compuestas revela bajos niveles de poros y huecos cuando se prensan a presiones suficientemente altas. La película compuesta de mejor rendimiento se obtuvo con la proporción de peso de 1:2000 de aglutinante a bismuto, tamaño de partícula de malla 100 y 300 MPa de presión. La mejor película compuesta de bismuto quitosano que se prensó a 300 MPa tuvo un factor de potencia de 4009 +/- 391 W/m K con una alta conductividad eléctrica de 7337 +/- 522 S/cm. La conductividad térmica medida de esta misma muestra fue de 4,4 +/- 0,8 W/m K y el correspondiente valor de figura de mérito fue de 0,27 a temperatura ambiente.