Sistem penjana kuasa termofotovoltan (TPV) berskala mikro menggunakan konsep penukaran tenaga daripada tenaga kimia ke tenaga elektrik tanpa mana-mana bahagian bergerak untuk menjana tenaga elektrik. Dengan menggunakan hidrokarbon sebagai bahan bakar, kadar ketumpatan tenaga adalah 10 hingga 100 kali lebih besar daripada menggunakan bateri yang terbaik sebagai punca kuasa. Disebabkan saiz yang berskala mikro, penting untuk sesebuah mikro-pembakar untuk mencapai suhu yang tinggi dan sekata di serata permukaannya supaya lebih banyak tenaga elektrik dapat dihasilkan dan pendekatan seperti penggunaan pemangkin berasaskan medium berliang berskala mikro ini dapat membantu untuk mencapai tujuan tersebut. Dalam kajian ini, tiga jenis pemangkin yang berasaskan busa alumina sebagai sokongan iaitu Pt/Al2O3, Pd/Al2O3 dan Rh/Al2O3 telah dibangunkan dengan menggunakan tiga bahan aktif yang berlainan iaitu Platinum (Pt), Palladium (Pd) dan Rhodium (Rh). Kesemua bahan aktif ini telah didepositkan di atas permukaan penyokong busa alumina dengan menggunakan kaedah penjerapan jisim basah. Busa alumina telah menjalani proses rawatan modifikasi ke atas permukaannya dengan menggunakan kaedah pembasuhan salutan bersama larutan gamma-alumina (γ-Al2O3) sebelum bahan aktif didepositkan di atas permukaan tersebut untuk meningkatkan keluasan permukaannya dengan menjadikan permukaan busa alumina tersebut kasar. Tujuan permukaan ini dikasarkan adalah untuk membantu bahan aktif tersebut didepositkan secara sekata di atasnya. Selain daripada perlu membangunkan pemangkin berasaskan medium berliang berskala mikro daripada alumina foam yang telah didepositkan dengan bahan aktif di atasnya, tujuan kajian ini dijalankan adalah bertujuan untuk memperincikan morfologi permukaan pemangkin tersebut dengan menggunakan Scanning Electron Microscopy (SEM) yang dilengkapi dengan spektroskopi Energy Dispersive X-ray (EDX) dan seterusnya menguji prestasi pembakaran pemangkin tersebut dengan menggunakan Cecair Gas Petroleum (LPG) sebagai bahan bakar. Hasil daripada eksperimen yang telah dilakukan, bahan-bahan aktif tersebut berjaya didepositkan di atas permukaan alumina foam dan Pt/Al2O3 ternyata menjadi pemangkin yang terbaik berbanding yang lain kerana haba yang dihasilkan melalui proses pembakaran dapat dikumpul dan dikurung oleh pemangkin ini. Situasi ini berlaku kerana proses pembakaran lebih cenderung untuk berlaku dan stabil di dalam liang pemangkin daripada berlaku di luar dan sekitarnya, seterusnya mengakibatkan haba hilang kepada persekitaran. Selain itu, permbakaran menggunakan pemangkin Pt/Al2O3 memberikan kecekapan pembakaran yang tinggi kepada system iaitu sebanyak 42.30 % berbanding dengan menggunakan pemangkin Pd/Al2O3 yang hanya memberi kecekapan pembakaran sebanyak 33.76 %. Oleh disebabkan itu, hal ini dapat membantu menghalang haba yang terhasil daripada proses pembakaran daripada hilang ke persekitaran dan seterusnya pembakaran sempurna boleh dicapai. Selain itu, Pt/Al2O3 memberikan suhu yang paling sekata di serata permukaan mikro-pembakar dan ini dapat memacu sistem ini untuk menjana lebih banyak tenaga elektrik di dalam eksperimen yang berkaitan dengan aplikasi penjana kuasa termofotovoltan (TPV) di masa akan datang.
_______________________________________________________________________________________________________
Micro thermophotovoltaic (TPV) power generation system uses the concept of energy conversion from chemical energy to electrical energy without having any moving parts to generate electrical energy. By having hydrocarbon as the fuel, the energy densities are 10-100 times greater than using the best batteries as the source. Due to the micro-sized, it is important for a microcombustor to achieve a high and uniform temperature distribution along the wall so that more electrical energy can be generated and approaches like using an inert catalytic porous media can help to achieve the purpose. In this study, three different types of alumina foam support catalyst, Pt/Al2O3, Pd/Al2O3 and Rh/Al2O3 has been developed by using three different active materials namely platinum, palladium and rhodium respectively. These active materials have been deposited on the surface of alumina foam support via wet impregnation method. The alumina foam had undergoes surface modification process via wash coating method with gamma alumina solution, γ-Al2O3 before being impregnated with the active materials in order to increase the surface area by roughening the surface of the foam. The reason of roughening the surface is to help the deposition of well dispersed active materials onto the surface. Besides having to develop catalytic microporous media from alumina foam with the deposition of active materials on its surface, the purposes of this study are to characterized the developed catalysts using scanning electron microscopy (SEM) equipped with an energy dispersive X-ray (EDX) spectroscopy and test them for their combustion performances by using liquefied petroleum gas (LPG) as fuel. From the experiment, the deposition of active materials onto the foam surface were successful and Pt/Al2O3 turns out to be the best catalyst compared with the other two as the heat generated via the combustion process were being trapped by the catalyst. This situation happened because the combustion tends to happen and stabilized inside the catalyst pore rather than combust outside and around the catalyst and resulting to heat loss to the surrounding. Besides that, combustion using Pt/Al2O3 gave the highest combustion efficiency to the system which is 42.30 % compared to Pd/Al2O3 whose combustion efficiency is just 33.76 %. Due to that reason, this helps to prevent the heat generated by the combustion process from loss to the surrounding and thus complete combustion can be achieved. Besides that, Pt/Al2O3 gives the best uniform heat distribution along the microcombustor wall and this will drive the system to generate more electrical power in the future experiment regarding the application of TPV power generation system.
Development of catalytic microporous media for micro thermophotovoltaic (tpv) power generation system / Amirul Islah Nazri