search query: @supervisor Vainikainen, Pertti / total: 164
reference: 5 / 164
« previous | next »
Author:Järveläinen, Jan
Title:Operation of a direct-mode bioorganic fuel cell under the influence of an electromagnetic field
Suoramoodisen biopolttokennoakun toiminta sähkömagneettisen kentän vaikutuksen alaisena
Publication type:Master's thesis
Publication year:2011
Pages:76      Language:   eng
Department/School:Radiotieteen ja -tekniikan laitos
Main subject:Radiotekniikka   (S-26)
Supervisor:Vainikainen, Pertti
Instructor:Ilvonen, Janne
Electronic version URL: http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201207022647
OEVS:
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Instructions

Reading digital theses in the closed network of the Aalto University Harald Herlin Learning Centre

In the closed network of Learning Centre you can read digital and digitized theses not available in the open network.

The Learning Centre contact details and opening hours: https://learningcentre.aalto.fi/en/harald-herlin-learning-centre/

You can read theses on the Learning Centre customer computers, which are available on all floors.

Logging on to the customer computers

  • Aalto University staff members log on to the customer computer using the Aalto username and password.
  • Other customers log on using a shared username and password.

Opening a thesis

  • On the desktop of the customer computers, you will find an icon titled:

    Aalto Thesis Database

  • Click on the icon to search for and open the thesis you are looking for from Aaltodoc database. You can find the thesis file by clicking the link on the OEV or OEVS field.

Reading the thesis

  • You can either print the thesis or read it on the customer computer screen.
  • You cannot save the thesis file on a flash drive or email it.
  • You cannot copy text or images from the file.
  • You cannot edit the file.

Printing the thesis

  • You can print the thesis for your personal study or research use.
  • Aalto University students and staff members may print black-and-white prints on the PrintingPoint devices when using the computer with personal Aalto username and password. Color printing is possible using the printer u90203-psc3, which is located near the customer service. Color printing is subject to a charge to Aalto University students and staff members.
  • Other customers can use the printer u90203-psc3. All printing is subject to a charge to non-University members.
Location:P1 Ark Aalto  820   | Archive
Keywords:fuel cell
tapering
EM simulations
electromagnetic field
biofuel
polttokenno
taperointi
sähkömagneettiset simuloinnit
sähkömagneettinen kenttä
biopolttoaine
Abstract (eng): In this Master's thesis the influence of a time-harmonic electromagnetic field on the operation of a direct-mode bioorganic fuel cell is investigated.
Also coaxial tapering is studied and a tapered matching part is manufactured.
The frequency under focus ranged from 50 MHz to 5 GHz.

Today, fuel cells are found very attractive among alternative energy sources due to their clean emissions.
Especially bioorganic direct-mode fuel cells, in which the bioorganic fuel and the electrolyte are mixed together, offer an easy-to-use energy source for remote districts.
Glucose, for instance, or other sugars could be used as fuel.
The main problems related to fuel cells constitute their high cost and the problematic storage and inefficient production of the conventional fuels.
Biofuels, on the other hand, are easily stored but yet unable to achieve sufficient power densities.
Enhancement of fuel cell efficiency by means of RF energy has been researched earlier with promising results.

This work examines the effect of an electromagnetic field on the output power of a fuel cell, which can be treated electrically as a coaxial cable.
The basics of fuel cells, coaxial cable theory and the main characteristics of the fuel cell under study are presented in the first chapters of the thesis.
A broadband tapered matching part is designed and constructed in order to enable the feeding of an electromagnetic field inside the fuel cell.

Electromagnetic field simulations are exploited in order to optimize the tapering and to gain knowledge of the electromagnetic behavior inside the fuel cell.
The main goal is to feed the high-frequency power into the fuel cell under controlled circumstances, since only then can the analysis can be made thoroughly.

The output power measurements of the fuel cell are conducted in order to find a specific or threshold frequency for the EM field, under the influence of which the operation of the fuel cell is enhanced the most.
The operation of the fuel cell is measured both with and without coupling an EM signal into the fuel cell and the results are compared.

The measurement results obtained so far do not show any indication that the fuel cell operation is enhanced by the RF energy.
It is, however, noted that the fuel cell was not operating correctly during the output power measurements, and thus the accuracy of the measurements was decreased.
The malfunction was a consequence of a faulty anode catalyst.
Hence, further measurements are to be performed in the future with a fully functional fuel cell.
Abstract (fin): Tässä diplomityössä tutkitaan aikaharmonisen sähkömagneettisen kentän vaikutusta suoramoodisen biopolttokennoakun toimintaan.
Myös koaksiaalista taperointia tutkitaan ja taperoitu sovitusosa valmistetaan.
Tarkasteltava taajuusalue ulottui 50 MHz:stä 5 GHz:iin.

Tällä hetkellä polttokennot ovat muiden vaihtoehtoisten energialähteiden joukossa hyvin kiinnostavia päästöjen puhtaudesta johtuen.
Erityisesti suoramoodiset biopolttokennot, joissa biopolttoaine ja elektrolyytti sekoitetaan keskenään, tarjoavat helppokäyttöisen energialähteen harvaan asutuille seuduille.
Polttoaineena voidaan käyttää esimerkiksi glukoosia tai muita sokereita.
Polttokennojen suurimmat ongelmat ovat korkea hinta sekä perinteisten polttoaineiden ongelmallinen varastointi ja tehoton valmistus.
Biopolttoaineiden säilytys ei toisaalta vaadi erityistoimenpiteitä, mutta polttoaineet eivät vielä pysty tuottamaan riittävän korkeita tehotiheyksiä.
Radiosignaalien tehostavaa vaikutusta polttokennon toimintaan on aikaisemmin tutkittu lupaavin tuloksin.

Tässä työssä yritetään selvittää, onko sähkömagneettisella kentällä vaikutusta sähköisesti koaksiaalikaapelin tavoin käyttäytyvän polttokennon ulostulotehoon.
Työn alussa esitetään polttokennon alkeet, koaksiaalikaapelin teoria sekä tutkittavana kohteena olevan polttokennon tärkeimmät ominaisuudet.
Laajakaistainen taperoitu sovitusosa suunnitellaan ja valmistetaan jotta polttokennoon voidaan syöttää sähkömagneettinen kenttä.
Sähkömagneettista kenttäsimulaattoria hyödynnetään taperoinnin optimoimiseksi ja polttokennon sisäisen sähkömagneettisen kentän käyttäytymisen selvittämiseksi.
Päätavoitteena on syöttää korkeataajuinen teho polttokennoon hallituissa olosuhteissa, jolloin analyysi voidaan tehdä perusteellisesti.

Ulostulotehomittausten avulla on tarkoitus löytää tietty taajuus tai kynnystaajuus, jolla sähkömagneettisen kentän vaikutus polttokennon toimintaan on mahdollisimman hyvä.
Polttokennon toimintaa tarkastellaan sekä ilman sähkömagneettisen kentän vaikutusta että radiotehon ollessa kytkettynä polttokennoon.
Mittaustulokset eivät anna mitään viitteitä polttokennon toimintaa tehostavasta vaikutuksesta.
On kuitenkin huomattava, että ulostulotehomittausten aikana polttokenno ei toiminut toivotulla tavalla eikä mittausten luotettavuudesta näin ollen oltu täysin varmoja.
Toimintahäiriö johtui viallisesta anodikatalyytista.
Mittauksia suoritetaan tulevaisuudessa lisää täydellisesti toimivan polttokennon kanssa.
ED:2011-06-01
INSSI record number: 42108
+ add basket
« previous | next »
INSSI