Estudo das propriedades ópticas e térmicas de superfícies quasicristalinas aplicadas em colheita de energia
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2023 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/28201 |
Resumo: | Recent advances in the microelectronics industry have provided electronic devices with small dimensions and extremely low energy consumption. With regard to energy consumption, this has enabled the development of autonomous sources with low environmental impact. Aware of these transformations, Energy Harvesting is concerned with developing technology to harvest energy available in the surrounding environment of the system to be fed, thus, the useful life of this system/electronic device no longer depends on the useful life of your battery. In view of the above, the present study evaluates the selective and thermal potential of quasicrystalline alloys (QCs) based on AlCuFe, AlCrFe and AlCuCo as thin multilayer films sandwiched in dielectrics, varying their thickness in 10, 20, 50, 100 and 150 nm; and as a coating deposited on Al, Cu and stainless steel substrates. The influence of quasicrystalline coatings of 100, 200 and 300 μm on Al, Cu and steel reservoirs coupled in a Seebeck module, model GM200-71-14-16, from European Thermodynamics Limited, was verified. Such analyzes were carried out numerically by means of equations, considering the morphological aspects of the films and database available in the literature. The results showed that AlCuFe-based thin films with thicknesses of 10 and 20 nm developed absorbance above 85% and emittance below 15%, which is adequate selectivity for solar applications. The impacts of the coatings on the performance of the thermoelectric generator (TEG) were lower on Al and Cu substrates. The AlCrFe and AlCuCo alloys showed the best results such as higher voltage generated and better response time, when compared to the manufacturer's Datasheet. It was concluded in this study that quasicrystalline alloys are suitable for solar energy harvesting applications, either as multilayer thin films or as coatings in Seebeck modules. |
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Estudo das propriedades ópticas e térmicas de superfícies quasicristalinas aplicadas em colheita de energiaMicroeletrônicaColheita de energiaFilmes finosRevestimentosQuasicristaisMicroelectronicsEnergy harvestingThin filmsCoatingsQuasicrystalsCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICARecent advances in the microelectronics industry have provided electronic devices with small dimensions and extremely low energy consumption. With regard to energy consumption, this has enabled the development of autonomous sources with low environmental impact. Aware of these transformations, Energy Harvesting is concerned with developing technology to harvest energy available in the surrounding environment of the system to be fed, thus, the useful life of this system/electronic device no longer depends on the useful life of your battery. In view of the above, the present study evaluates the selective and thermal potential of quasicrystalline alloys (QCs) based on AlCuFe, AlCrFe and AlCuCo as thin multilayer films sandwiched in dielectrics, varying their thickness in 10, 20, 50, 100 and 150 nm; and as a coating deposited on Al, Cu and stainless steel substrates. The influence of quasicrystalline coatings of 100, 200 and 300 μm on Al, Cu and steel reservoirs coupled in a Seebeck module, model GM200-71-14-16, from European Thermodynamics Limited, was verified. Such analyzes were carried out numerically by means of equations, considering the morphological aspects of the films and database available in the literature. The results showed that AlCuFe-based thin films with thicknesses of 10 and 20 nm developed absorbance above 85% and emittance below 15%, which is adequate selectivity for solar applications. The impacts of the coatings on the performance of the thermoelectric generator (TEG) were lower on Al and Cu substrates. The AlCrFe and AlCuCo alloys showed the best results such as higher voltage generated and better response time, when compared to the manufacturer's Datasheet. It was concluded in this study that quasicrystalline alloys are suitable for solar energy harvesting applications, either as multilayer thin films or as coatings in Seebeck modules.Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqOs recentes avanços da indústria de microeletrônica, tem proporcionado dispositivos eletrônicos de pequenas dimensões e de consumo de energia extremamente reduzido. No que se refere ao consumo de energia, este tem viabilizado o desenvolvimento de fontes autônomas e de baixo impacto ambiental. Atenta a estas transformações, a Colheita de Energia (Energy Harvesting) preocupa-se em desenvolver tecnologia para a colher energia disponível no ambiente envolto do sistema a ser alimentado, deste modo, a vida útil deste sistema/dispositivo eletrônico não mais depende da vida útil de sua bateria. Diante do exposto, o presente estudo avalia o potencial seletivo e térmico das ligas quasicristalinas (QCs) a base de AlCuFe, de AlCrFe e de AlCuCo como filme fino multicamadas ensanduichadas em dielétricos, variando-se a espessura destas em 10, 20, 50, 100 e 150 nm; e como revestimento depositado em substrato de Al, Cu e Aço inoxidável. Foi verificada a influência de revestimentos quasicristalino de 100, 200 e 300 μm sobre reservatório de Al, Cu e de aço acoplados em módulo Seebeck, modelo GM200-71-14-16, da European Thermodynamics Limited. Tais análises foram feitas numericamente por meio de equações, considerando os aspectos morfológicos dos filmes e de banco de dados disponíveis na literatura. Os resultados demostraram que os filmes finos a base de AlCuFe de 10 e de 20 nm de espessuras desenvolveram abasorbância acima de 85% e emitância abaixo de 15%, que consiste na seletividade adequada apara aplicações solares. Os impactos dos revestimentos no desempenho do gerador termoelétrico (TEG), foi menor nos substratos de Al e de Cu. As ligas de AlCrFe e AlCuCo apresentaram os melhores resultados como maior tensão gerada e melhor tempo de resposta, se comparados ao Datasheet do fabricante. Concluiu-se nesse estudo que as ligas quasicristalinas são aptas às aplicações solares de colheita de energia, seja como filme finos multicamada ou como revestimento em módulo Seebeck.Universidade Federal da ParaíbaBrasilEngenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUFPBGomes, Kelly Cristianehttp://lattes.cnpq.br/0678485152961068Cavalcante, Rodrigo da Silva2023-08-31T17:04:04Z2024-02-232023-08-31T17:04:04Z2023-01-31info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/28201porAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/embargoedAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2023-09-01T06:04:39Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/28201Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| diretoria@ufpb.bropendoar:2023-09-01T06:04:39Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false |
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