Original title: Termoelektrické vlastnosti alkalicky aktivovaných hlinitokřemičitanů
Translated title: Thermoelectric properties of alkali activated aluminosilicates
Authors: Filipská, Kristýna ; Fiala,, Lukáš (referee) ; Zmeškal, Oldřich (advisor)
Document type: Bachelor's theses
Year: 2023
Language: cze
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract: [cze] [eng]
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.
Keywords: alkali-activated aluminosilicates; energy harvesting; Joule heating; Peltier effect; Seebeck effect; thermocouple; thermoelectric generator; Thomson effect; alkalicky aktivované hlinitokřemičitany; energy harvesting; Jouleovo teplo; Peltierův jev; Seebeckův jev; termoelektrický generátor; termočlánek; Thomsonův jev

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/210740

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-529023


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Bachelor's theses