Hasil Pencarian  ::  Simpan CSV :: Kembali

Abstrak :
Sel termoradiatif (TR) menghasilkan energi listrik dari energi panas melalui sambungan p-n. Proses ini melibatkan produksi kelebihan elektron dan hole karena perbedaan suhu antara sel dengan lingkungannya yang menghasilkan rekombinasi radiatif dan emisi foton. Tujuan dari tesis ini adalah untuk memperdalam pemahaman kita tentang bagaimana suhu, ketergantungan celah pita, kehilangan sub-celah pita (sub-bandgap), dan faktor rasio pembangkitan nonradiasi mempengaruhi efektivitas sel TR. Secara khusus, tesis ini berfokus pada semikonduktor celah pita langsung pada golongan III-V. Dengan menggunakan model keseimbangan terperinci dan perhitungan DFT, efisiensi dievaluasi berdasarkan ketergantungan suhu dan celah pita. Ditemukan bahwa material dengan energi celah pita yang lebih kecil tidak terlalu terpengaruh oleh sub-celah pita dan kehilangan panas. Oleh karena itu, material tersebut lebih efisien. Di antara material yang dikaji (GaAs, GaSb, InAs, InP, dan Si), InAs menunjukkan efisiensi tertinggi sekitar 24,99% pada suhu sel 1000 K. Hal ini disebabkan oleh energi celah pita yang kecil. Selain itu, material dengan celah pita langsung terbukti lebih efisien dalam mengubah radiasi termal menjadi listrik daripada material dengan celah pita tidak langsung. Tesis ini menunjukkan bahwa efisiensi sel TR dapat ditingkatkan secara signifikan dengan menggabungkan pita perantara, rekayasa celah pita, dan mengoptimalkan sifat intrinsik. Namun, eksperimen lebih lanjut diperlukan untuk memvalidasi temuan ini. Penelitian ini memberikan dasar untuk mengoptimalkan sel TR untuk mencapai konversi energi panas ke listrik yang lebih efisien. ......Thermoradiative (TR) cells generate electrical energy from thermal energy through p-n junctions. This process involves the production of an excess of electrons and holes owing to the temperature difference between the cell and its surroundings, resulting in radiative recombination and photon emission. The objective of this thesis is to deepen our understanding of how the temperature, bandgap dependencies, sub-bandgap loss, and nonradiative generation ratio factors influence the effectiveness of TR cells. In particular, it focuses on direct-bandgap semiconductors in the III-V group. Utilizing detailed-balance models and DFT calculations, the efficiency was evaluated based on temperature and bandgap dependencies. It was found that materials with smaller bandgap energies are less affected by sub-bandgap and heat losses; hence, they are more efficient. Among the examined materials (GaAs, GaSb, InAs, InP, and Si), InAs exhibited the highest efficiency of approximately 24.99% at a cell temperature of 1000 K. This was attributed to the small bandgap energy. Moreover, materials with direct bandgaps proved to be more efficient in converting thermal radiation to electricity than those with indirect bandgaps. This thesis suggests that the efficiency of TR cells can be significantly improved by incorporating an intermediate band, bandgap engineering, and optimizing the intrinsic properties. However, further experiments are required to validate these findings. This research provides a foundation for optimizing TR cells to attain more efficient thermal-to-electrical energy conversion.

Abstrak :
Elektrode nanobelt MoO3/graphene yang memiliki fleksibilitas tingggi dan tanpa penguat current collector dapat disintesis dengan dua langkah metode hydrothermal microwave Graphene dipersiapkan dengan menggunakan metode hidrotermal menggunakan gelombang mikro (microwave) dan dicampurkan dengan larutan MoO3 untuk menghasilkan komposit nanobelt MoO3/graphene dengan morfologi berupa kombinasi antara tumpukan lembaran graphene dan nanobelt MoO3 yang seragam dengan lebar 200-500 nm dan panjang 5-10 um. Pengukuran charge-discharge hasil sintesis material hibrida MoO3/graphene menunjukkan tingkat kemampuan rate capability yang baik, kapasitas besar, dan stabilitas cycling yang tinggi dibandingkan dengan lapisan MoO3 murni. Kapasitas discharge awal 291 mAh g-1 dapat dicapai pada 100 mA g-1, dengan kapasitas 172 mAh g-1 setelah 100 siklus. Hasil penelitian menunjukkan bahwa MoO3/graphene dapat digunakan sebagai bahan material katode baterai litium yang fleksibel.

Abstrak :
Investigasi terhadap struktur elektronik, magnetik, dan sifat termolektrik dari heavily–doped Ca0.5La0.5MnO3 (CLMO) dan Ca0.5La0.25Bi0.25MnO3 (CLBMO) dilakukan dengan metode komputasi density functional theory (DFT) dan transportasi Boltzmann. Sedangkan optimasi termoelektrik dari kedua kompon diperoleh dengan menggunakan model restructured single parabolic band. Baik CLMO dan CLBMO dengan struktur kristal orthorhombic (Pnma), menunjukkan keadaan paling stabil pada konfigurasi feromagnetik dengan energi total minimum paling rendah. Doping Bi pada CLBMO mereduksi sudut ikatan Mn–O–Mn yang menyebabkan distorsi kisi dan membentuk hibridisasi Bi 6s – O 2p yang berkompetisi dengan hibridisasi Mn 3d – O 2p. Mekanisme tersebut secara simultan menurunkan konduktivitas listrik dan konduktivitas termal dari CLBMO. CLBMO menunjukkan optimasi power factor masing-masing sebesar 49% dan 69% pada suhu 300 K dan 800 K. Sedangkan CLMO hanya memberikan optimasi sebesar 13% dan 30% pada suhu yang sama. Kedua kompon memiliki konduktivitas termal fonon tiga sampai empat orde lebih kecil dari konduktivitas termal elektroniknya. Dengan demikian perhitungan figure of merit, ZT, hanya didasarkan pada mekanisme transport pembawa muatan, dan tidak melibatkan transport fonon yang menjadikan perhitungan lebih rumit. Nilai ZT dikoreksi dengan melibatkan rasio waktu relaksasi konduktivitas listrik terhadap waktu relaksasi konduktivitas termal elektronik, ts/tke, yang berbanding terbalik dengan rasio bilangan Lorenz terhadap degenarate limit, L/Lo. ......Investigations on the electronic structure, magnetic, and thermoelectric properties of heavily-doped Ca0.5La0.5MnO3 (CLMO) and Ca0.5La0.25Bi0.25MnO3 (CLBMO) are carried out using density functional theory (DFT) computational methods and Boltzmann transport. Meanwhile, the thermoelectric optimization of the two compounds is obtained by using a restructured single parabolic band model. Both CLMO and CLBMO with the orthorhombic crystal structure (Pnma), show the most stable state in the ferromagnetic configuration with the lowest minimum total energy. Bi-doping in CLBMO reduces the Mn–O–Mn bond angle which causes lattice distortion and forms Bi 6s – O 2p hybridization which competes with Mn 3d – O 2p hybridization. This mechanism simultaneously reduces the electrical conductivity and thermal conductivity of CLBMO. CLBMO shows optimization of power factors of 49% and 69% at temperatures of 300 K and 800 K, respectively. While CLMO only provides optimization of 13% and 30% at the same temperature. Both compounds have phonon thermal conductivity two to three orders of magnitude lower than their electronic thermal conductivity. Thus the calculation of the figure of merit, ZT, is only based on the mechanism of charge carrier transport and does not involve phonon transport which leads to a more complicated calculation. The ZT value is corrected by involving the ratio of the relaxation time of the electrical conductivity to the relaxation time of the electronic thermal conductivity, ts/tke, which is inversely proportional to the ratio of the Lorenz number to the degenerate limit, L/Lo.

Abstrak :
Studi komputasi adalah studi yang ditentukan dari perhitungan struktur elektronik berupa material, seperti Fe, Ni, dan Co. Struktur kristal berupa material Fe, Ni, dan Co yang dikomputasikan adalah Fe3Ni2 dan Fe6Ni3Co. Struktur Fe6Ni3Co yang didapatkan dengan mengganti Ni pada Fe3Ni2 dengan Co. Studi ini telah dilakukan dengan menggunakan Density Functional Theory (DFT) melalui metode atomistik, optimasi geometri, dan analisis konstanta elastis. Metode atomistik menunjukkan bahwa struktur kristal yang berbentuk tetragonal dan kelompok ruang P4/mmm. Optimasi geometri dilakukan dengan menggunakan energy cutoff sebesar 300 eV terhadap struktur kristal yang berbentuk tetragonal dengan parameter kisi (a, b, c) adalah (10, 10, 1) dalam satuan Å. Analisis konstanta elastis menghasilkan besaran Cij terdiri dari i adalah pola regangan secara masing-masing sebanyak 6 dan j adalah amplitudo sebanyak 6. Cij berguna untuk menentukan konstanta elastis beserta jenisnya, antara lain modulus elastisitas, modulus bulk, modulus geser, kompresibilitas, dan rasio poisson serta berguna untuk menentukan kondisi stabilitas dari Fe3Ni2 dan Fe6Ni3Co. ......Computational studies are studies that are determined from the calculation of the electronic structure of materials, such as Fe, Ni, and Co. The crystal structures in the form of Fe, Ni, and Co materials which are computed are Fe3Ni2 and Fe6Ni3Co. The Fe6Ni3Co structure obtained by replacing Ni in Fe3Ni2 with Co. This study was carried out using Density Functional Theory (DFT) through atomistic method, geometry optimization, and elastic constant analysis. Atomistic method shows that the crystal structure is tetragonal and the space group is P4/mmm. Geometry optimization was carried out using a cutoff energy of 300 eV for a tetragonal crystal structure with lattice parameters (a, b, c) of (10, 10, 1) in Å units. Analysis of the elastic constant produces the amount Cij consist of i is the pattern of strain as many as 6 each and j is the amplitude of 6. Cij is useful for determine the elastic constants and their types, including modulus of elasticity, bulk modulus, shear modulus, compressibility, and poisson’s ratio as well useful to determine the stability conditions of Fe3Ni2 and Fe6Ni3Co.