Функціоналізація нанокомпозитів для альтернативної енергетики
За матеріалами наукового повідомлення на засіданні Президії НАН України 31 березня 2021 року
DOI:
https://doi.org/10.15407/visn2021.05.054Ключові слова:
концентрована сонячна енергія, низькотемпературні термоелектричні перетворювачі, композити метал–наноструктурований вуглецьАнотація
Досліджено електропровідні властивості системи порошковий титан — багатошарові вуглецеві нанотрубки (БВНТ) у процесах встановлення між її компонентами електричних контактів при деформації стискання. Спостерігається утворення композитів, яке супроводжується зростанням електропровідності матеріалу, що зумовлено переносом електронів з частинок металу до БВНТ. Показано, що використання композитів метал — вуглецеві наноструктури відкриває шлях до створення «холодних» катодів термоемісійних перетворювачів (ТЕП), які можуть працювати від низькотемпературних джерел енергії. Використання катода з композиту Ti — терморозширений графіт при опроміненні ТЕП концентрованим сонячним світлом дозволило вперше спостерігати напругу і постійний струм за температур 170–350°C, що є до 9 разів нижчими за робочі температури традиційних ТЕП, виготовлених з тугоплавких металів. При цьому струм спостерігався в замкненому електричному колі без прикладання додаткової зовнішньої різниці потенціалів. Встановлені механізми генерації струму і напруги у ТЕП з композитним катодом дозволили сформулювати фізичні принципи побудови «холодних» електродів для прямих емісійних перетворювачів концентрованої сонячної енергії на електричну.
Посилання
Morgulis N.D. Conversion of thermal energy into electricity with the aid of thermoelectric emission. Soviet Physics Uspekhi. 1960. 3(2): 251–259. DOI: https://doi.org/10.1070/PU1960v003n02ABEH003270
Dobretsov L.N., Gomoyunova M.V. Emission Electronics (Emissionnaya Elektronika). Moscow: Nauka, 1966. (in Rus-sian).
Ponomarev-Stepnoi N.N. Thermoelectric and thermoemissive converters. Soviet Atomic Energy. 1965. 18(4): 494–498. DOI: https://doi.org/10.1007/BF01115972
Ushakov B.A., Nikitin V.D., Yemelianov I.Ya. Basics of Thermionic Energy Conversion (Osnovy Termoemissionnogo Preobrazovaniya Energii). Moscow: Atomizdat, 1974. (in Russian).
Patent of Ukraine No. 5428. Dekhtyar I.Ya., Melnykov M.V., Patoka V.I., Shevchenko M.Ya., Sylantyev V.I., Varaksin B.P., Titkov O.S. Treatment method for electrodes of thermionic electron emitter. 28.12.1994.
Dekhtyar I.Ya., Silantev V.I., Sakharova S.G., Fedchenko R.G., Patoka V.I., Kolesnik V.N. Fermi surface anisotropy and properties of tungsten crystals. Physica Status Solidi. B. 1976. 74(2): 471–476. DOI: https://doi.org/10.1002/pssb.2220740207
Varaksin B.P., Titkov A.S., Silantiev V.I., Shevchenko N.A. Emission and adsorption properties of clean and dirty crystal faces (110) of tungsten and their characterisation as an emitter of TEC. Poverkhnost. 1991. 11: 125.
Bel’skii M.D., Bocharov G.S., Yeletskii A.V., Sommerer T.J. Electric field enhancement in field-emission cathodes based on carbon nanotubes. Technical Physics. 2010. 80(2): 289–295. DOI: https://doi.org/10.1134/S1063784210020210
Nishchenko M.M., Shevchenko M.Ya., Lisunova Yu.O., Dubovoy A.G., Ruban A.P. Electron Emission of Molybdenum (100) under Action of the Concentrated Solar Radiation. Metallofiz. Noveishie Tekhnol. 2007. 29(2): 239–243.
Nishchenko M.M., Patoka V.I., Shevchenko M.Ya., Dubovyy A.G., Anikeev V.V. Emission properties of carbon nanostructure materials. Metallofiz. Noveishie Tekhnol. 2008. 30(7): 913.
Nishchenko M., Shevchenko N., Tsapko E., Frolov G., Sartinskaya L. Emission materials for converting solar energy to electronic. Nano Studies. 2013. (8): 249–254.
Sartinska L.L., Bloschanevich O.M., Timofeeva I.I., Nishchenko M.M., Shevchenko N.A. Emission properties of cath-odes based on B–N–C as a result of laser processing. Journal of Non-Crystalline Solids. 2011. 357(6): 1504–1507. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2010.12.035
Vasylyev M O., Len E.G., Kolesnik V.M., Makeeva I.M., Patoka V.I., Smolnik S.V. Plasmon Spectroscopy of W (100) Single Crystal Surface. Metallofiz. Noveishie Tekhnol. 2020. 42(4): 471–485. DOI: https://doi.org/10.15407/mfint.42.04.0471
Galstian I.Ye., Len E.G., Tsapko E.A., Mykhaylova H.Yu., Koda V.Yu., Rud M.O., Shevchenko M.Ya., Patoka V.I., Yakymchuk M.M., Frolov G.O. Low-temperature thermionic converters based on metal–nanostructured carbon composites. Metallofiz. Noveishie Tekhnol. 2020. 42(4): 451–470. DOI: https://doi.org/10.15407/mfint.42.04.0451
Mykhaylova H.Yu., Nyshchenko M.M., Dubovoy A.H., Prykhod’ko H.P. Electrical conductivity of the nanocomposite LaNi5 – carbon nanotubes. In: Advanced topics of theoretical, experimental and applied physics (Aktualni problemy te-oretychnoi, eksperymentalnoi ta prykladnoi fizyky): Proc. All-Ukrainian Sci. Conf. (20–22 September 2012, Ternopil, Ukraine). P. 10–11. (in Ukrainian).
Mykhaylova H.Yu., Len E.G., Galstyan I.Ye., Tsapko E.A., Gerasymov O.Yu., Patoka V.I., Sidorchenko I.M., Yakym-chuk M.M., Electrical and mechanical properties of composites Ti–carbon nanotubes. Metallofiz. Noveishie Tekhnol. 2020. 42(4): 575–593. DOI: https://doi.org/10.15407/mfint.42.04.0575
