Please use this identifier to cite or link to this item: http://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/10651
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisorMd Ataur Rahman, Ph.Den_US
dc.contributor.advisorErwin Sulaeman, Ph.Den_US
dc.contributor.authorHassan, Yusuf Abdi Abubakaren_US
dc.date.accessioned2021-11-18T01:39:17Z-
dc.date.available2021-11-18T01:39:17Z-
dc.date.issued2021-
dc.identifier.urihttp://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/10651-
dc.description.abstractThe proportion of chemical energy released as heat that is converted into energy depends on the ratio between the volume of the engine cylinder charge that is ignited and the volume when the exhaust valve is opened. In this case, there is a huge loss of thermal energy, especially in the exhaust gases. There are many ways to convert the waste thermal energy into electrical energy that has led to a significant reduction in fuel consumption of internal combustion engines, especially using thermoelectric generators. Very low conversion efficiency is one of the main problems with thermoelectric generators. This has become the main reason for limiting their use in power generation for specialized areas with large areas of application. The aim of this study is to develop a laboratory-scale thermoelectric generator that was fabricated using a ZnO / SiO2 semiconducting composite to convert waste heat from an internal combustion engine (ICE) into wealth. A parametric study of the composite, ZnO/SiO2, is done using ANSYS software. That was followed by synthesis and preparation of the composite for the TEG. A laboratory scaled samples then were fabricated and then further investigated experimentally. A simple mathematical model has been developed for the simulation. The model has been used for all conditions of the concentration of ZnO/SiO2 composite. The maximum composite thickness for the simulation has been considered 2 mm based on the thickness of the conventional TEG. Several samples with different compositions of ZnO/SiO2 have been developed for the S-TEG. Five samples are made for the composite by taking the different weight percentage (wt. %) of ZnO/SiO2:10%/90%, 5%/95%, 15%/85%, 8%/92%, and 20%/80, Each sample was divided equally into three parts for the final sample (specimen) using different composition of epoxy resin and hardener in the amount of 40 g, 35 g and 20 g, respectively. Thus, a total of 15 additional specimens were made from this study to verify their morphological structure by scanning electron microscopy (SEM) and electrical resistivity. A vacuum machine was used at a pressure of 0.8 kN / m2 for five hours to remove air bubbles from each of the samples. Four major laboratory scaled STEG were made by sandwiching the ZnO/SiO2 between Aluminium Foil (p-type), and Carbon Fibre (n-type). Each of the final samples have been sized as a surface area of 2000mm2 and a thickness of 2 mm. Differential Scanning Calorimetry (DSC) is used to measure the temperature difference of the samples based on the equivalent rate of flow of exhaust. The STEG samples have been tested using Keithley Parametric Analyzer software in the electronic lab to get the optimum composition based on the performance electric resistivity. Results showed that the lesser the epoxy resin and hardener the lower the electric resistivity. The least obtained electrical resistivity was 5.4xe08 with the composite composition of 30 wt. % ZnO/70 wt. % SiO2. Temperature gradient test results shows that the thicker the sample the higher temperature gradient. The maximum voltage recorded from the sample was 525 mV and short circuit current density of 25x10-6 A/mm2. Samples show very good improvement shifting from being very insulative to ideal semiconductor resistivity range. Sandwiching the STEG with ceramic paper to increase the overall thickness of the sample could increase the temperature gradient. The output voltage is expected to increase by about 13 V if samples are fabricated and tested at actual dimensions and exhaust temperatures. In this way, the power generation from the STEG can be used to power the vehicle's electrical system, which will reduce the engine's alternator power consumption by 10%, as well as emissions.en_US
dc.language.isoenen_US
dc.publisherKuala Lumpur : Kulliyyah of Engineering, International Islamic University Malaysia, 2021en_US
dc.titleDevelopment of zinc oxide/silicon dioxide semi-conductive thermoelectric generator (STEG)en_US
dc.typeMaster Thesisen_US
dc.description.identityt11100393411YusufAbdiAbubakarHassanen_US
dc.description.identifierThesis : Development of zinc oxide/silicon dioxide semi-conductive thermoelectric generator (STEG) /by Yusuf Abdi Abubakar Hassanen_US
dc.description.kulliyahKulliyyah of Engineeringen_US
dc.description.programmeMaster of Science (Automotive Engineering)en_US
dc.description.abstractarabicتعتمد نسبة الطاقة الكيميائية المنبعثة من محرك السيارات كحرارة يتم تحويلها إلى طاقة على النسبة بين حجم شحنة أسطوانة المحرك المشتعلة والحجم عند فتح صمام العادم. في هذه الحالة ، هناك خسارة كبيرة في الطاقة الحرارية ، خاصة في غازات العادم. هناك العديد من الطرق لتحويل الطاقة الحرارية المهدرة إلى طاقة كهربائية والتي أدت إلى انخفاض كبير في استهلاك الوقود لمحركات الاحتراق الداخلي ، وخاصة باستخدام المولدات الكهروحرارية. أحد المشاكل الرئيسية في المولدات الكهروحرارية هي أن كفاءتها منخفضة جدا. وذلك أصبح هو السبب الرئيسي للحد من استخدامها في توليد الطاقة للمناطق ذات مجالات التطبيق الكبيرة. الهدف من هذه الدراسة هو تطوير مولد كهربائي حراري مختبري تم تصنيعه باستخدام مركب شبه موصل ZnO/SiO2 لتحويل الحرارة المفقودة من محرك الاحتراق الداخلي إلى طاقة يمكن الاستفادة منها. تم إجراء دراسة بارامترية للمركب ZnO/SiO2 باستخدام برنامج ANSYS. تبع ذلك توليف وإعداد المركب الحراري الكهربائي. تم بعد ذلك تصنيع عينات مخبرية ثم فحصها تجريبياً. تم تطوير نموذج رياضي بسيط للمحاكاة. تم استخدام النموذج لجميع حالات التركيز للمركب ZnO/SiO2. تم اعتبار الحد الأقصى لسمك المركب للمحاكاة 2مم بناءً على سمك مولدات الكهربائية الحرارية التقليديدية. تم تطوير عدة عينات بتركيبات مختلفة من ZnO/SiO2 لتطوير المولد. تم عمل خمس عينات للمركب بأخذ نسبة أوزان مختلفة من المركب الشبه الموصل ZnO/SiO2.، تم تقسيم كل عينة بالتساوي إلى ثلاثة أجزاء للعينة النهائية باستخدام تركيبة مختلفة من راتنجات الايبوكسي والمصلب بكمية 40 جم و 35 جم و 20 جم. وبالتالي تم إجراء 15 عينة إضافية من هذه الدراسة للتحقق من الهيكل المورفولوجي عن طريق جهاز مسح المجهر الإلكتروني وجهاز المقاومة الكهربائية. تم استخدام آلة تفريغ بضغط 0.8 باسكال لمدة خمس ساعات لإزالة الفقاعات الهوائية من كل عينة. تم إجراء أربعة مقاييس مخبرية أساسية من المولد عن طريق شطر المركب ZnO/SiO2 بين رقائق الألومنيوم (النوع الموجب) وألياف الكربون (النوع السالب). تم تحديد حجم كل من العينات النهائية كمساحة سطحية تبلغ 2000 ملم مربع وبسمك 2 ملم. تم استخدام الماسح التفاضلي المسعر لقياس فرق درجة الحرارة للعينات بناءً على المعدل المكافئ لتدفق العادم. تم اختبار عينات المولد باستخدام برنامج Keithley Parametric Analyzer في المختبر الإلكتروني للحصول على التركيب الأمثل بناءً على أداء المقاومة الكهربائية. أظهرت النتائج أنه كلما قل راتنجات الايبوكسي والمصلبات كلما قلت المقاومة الكهربائية. أقل مقاومة كهربائية تم الحصول عليها كانت 5.4x108 وحدة مقاومة كهربائية بتركيز 30% من ZnO و 70% من SiO2. تظهر نتائج اختبار التدرج في درجة الحرارة أنه كلما زادت سماكة العينة كلما زادت تدرج درجة الحرارة. الجهد الأقصى التي تم تسجيله من العينة كان 525 مل فولت، بكثافة تيار الماس الكهربائي 25x10-6 أمبير/ملم مربع. تظهر العينات تحسنًا جيدا للغاية بتحولها من كونها معزولة جدًا إلى كونها في نطاق مقاومة أشباه الموصلات المثالية. يمكن أن يؤدي عزل المولد بورق خزفي لزيادة السماكة الإجمالية للعينة والذي بالتالي يؤدي إلى زيادة تدرج درجة الحرارة. من المتوقع أن يزداد الجهد الناتج بحوالي 13 فولت إذا تم تصنيع العينات واختبارها في الأبعاد الفعلية ودرجات حرارة العادم الفعلية. بهذه الطريقة ، يمكن استخدام توليد الطاقة من المولد لتشغيل النظام الكهربائي للسيارة ، مما يقلل من استهلاك طاقة مولد التيار المتردد للمحرك بنسبة 10٪ ، بالإضافة إلى تقليل الانبعاثات الضارة.en_US
dc.description.notesThesis (MSAE)--International Islamic University Malaysia, 2021.en_US
dc.description.physicaldescriptionxiv, 85 leaves : colour illustrations ; 30cm.en_US
item.openairetypeMaster Thesis-
item.grantfulltextopen-
item.fulltextWith Fulltext-
item.languageiso639-1en-
item.openairecristypehttp://purl.org/coar/resource_type/c_18cf-
item.cerifentitytypePublications-
Appears in Collections:KOE Thesis
Files in This Item:
File Description SizeFormat 
t11100393411YusufAbdiAbubakarHassan_24.pdf24 pages file567.38 kBAdobe PDFView/Open
t11100393411YusufAbdiAbubakarHassan_SEC.pdf
  Restricted Access
Full text secured file4.5 MBAdobe PDFView/Open    Request a copy
Show simple item record

Google ScholarTM

Check


Items in this repository are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated. Please give due acknowledgement and credits to the original authors and IIUM where applicable. No items shall be used for commercialization purposes except with written consent from the author.