Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2023 - zeszyt 8

Improved wireless LED-based light emitters for photocatalytic oxidation in a slurry annular reactor

Udoskonalone bezprzewodowe emitery światła oparte na diodach LED do fotokatalitycznego utleniania w zawiesinowym pierścieniowym reaktorze

10.15199/48.2023.08.30

nr katalogowy: 144437
10.15199/48.2023.08.30

Streszczenie

In this work, a custom-built ferrite rod was designed to replace the commercial ferrite drum core in a conventional wireless light emitter driven by wireless power transfer for photocatalytic oxidation of wastewater. Simultaneous improvement in coupling coefficient and quality factor was achieved, allowing maximum energy transfer. A coupling coefficient of 0.024 was achieved at the center of the field coil at zero angular misalignment for a coil quality factor of 74 measured at the switching frequency of 185 kHz. In addition, the emitter irradiation intensity could be regulated from 80 – 380 W/m2 , a useful feature in the situation where high intensity promotes the recombination of electrons and holes

Abstract

W tej pracy zaprojektowano niestandardowy pręt ferrytowy, który ma zastąpić komercyjny rdzeń bębna ferrytowego w konwencjonalnym bezprzewodowym emiterze światła napędzanym bezprzewodowym transferem energii do fotokatalitycznego utleniania ścieków.Osiągnięto jednoczesną poprawę współczynnika sprzężenia i współczynnika jakości, umożliwiając uzyskanie maksymalnej energii Współczynnik sprzężenia 0,024 został osiągnięty w środku cewki polowej przy zerowej niewspółosiowości kątowej dla współczynnika jakości cewki 74 mierzonego przy częstotliwości przełączania 185 kHz.W/m2, użyteczna cecha w sytuacji, gdy wysokie natężenie sprzyja rekombinacja elektronów i dziur

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] E. Plumed, I. Lope, J. Acero, and J. M. Burdío, Domestic Induction Heating System With Standard Primary Inductor for Reduced-Size and High Distance Cookware, IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 58, no. 6, pp. 7562- 7571, 2022, doi: 10.1109/TIA.2022.3193107.
[2] M. B. Lillholm, Y. Dou, X. Chen, and Z. Zhang, Analysis and Design of 10-MHz Capacitive Power Transfer With Multiple Independent Outputs for Low-Power Portable Devices, IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, vol. 10, no. 1, pp. 149-159, 2022, doi: 10.1109/JESTPE.2020.3035493.
[3] Y. Zhang, Z. Shen, W. Pan, H. Wang, Y. Wu, and X. Mao, Constant Current and Constant Voltage Charging of Wireless Power Transfer System Based on Three-Coil Structure, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 70, no. 1, pp. 1066- 1070, 2023, doi: 10.1109/tie.2022.3150112.
[4] Z. Ye, M. Yang, and P. Y. Chen, Multi-Band Parity-TimeSymmetric Wireless Power Transfer Systems for ISM-Band Bio-Implantable Applications, IEEE Journal of Electromagnetics, RF and Microwaves in Medicine and Biology, vol. 6, no. 2, pp. 196-203, 2022, doi: 10.1109/JERM.2021.3120621.
[5] P. Manojkumar, E. Lokeshkumar, C. Premchand, A. Saikiran, L. Rama Krishna, and N. Rameshbabu, Facile preparation of immobilised visible light active W–TiO2/rGO composite photocatalyst by plasma electrolytic oxidation process, Physica B: Condensed Matter, vol. 631, 2022, doi: 10.1016/j.physb.2022.413680.
[6] N. Premalatha, P. Rajalakshmi, and L. R. Miranda, Photocatalytic degradation of Rhodamine B over TiO2/g-C3N4 and immobilized TiO2/g-C3N4 on stainless steel wire gauze under UV and visible light: A detailed kinetic analysis and mechanism of degradation, Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis, vol. 135, no. 2, pp. 1031-1046, 2022, doi: 10.1007/s11144-022-02154-5.
[7] C. Rong, B. Zhang, Z. Wei, L. Wu, and X. Shu, A Wireless Power Transfer System for Spinal Cord Stimulation Based on Generalized Parity-Time Symmetry Condition, IEEE Transactions on Industry Applications, Article 2021, doi: 10.1109/TIA.2021.3090751.
[8] N. Hayashi, R. Yasutomi, and E. Kasai, Development of dispersed-type sonophotocatalytic process using piezoelectric effect caused by ultrasonic resonance, Ultrason Sonochem, vol. 17, no. 5, pp. 884-91, Jun 2010, doi: 10.1016/j.ultsonch.2009.12.017.
[9] J. Kuipers, H. Bruning, S. Bakker, and H. Rijnaarts, Near field resonant inductive coupling to power electronic devices dispersed in water, Sensors and Actuators A: Physical, vol. 178, pp. 217-222, 2012/05/01/ 2012, doi: 10.1016/j.sna.2012.01.008.
[10] S. Murgolo, S. Franz, H. Arab, M. Bestetti, E. Falletta, and G. Mascolo, Degradation of emerging organic pollutants in wastewater effluents by electrochemical photocatalysis on nanostructured TiO2 meshes, Water Res, vol. 164, p. 114920, Nov 1 2019, doi: 10.1016/j.watres.2019.114920.
[11] A. Chaudhuri, S. D. A. Zondag, J. H. A. Schuurmans, J. Van Der Schaaf, and T. Noël, Scale-Up of a Heterogeneous Photocatalytic Degradation Using a Photochemical RotorStator Spinning Disk Reactor, Organic Process Research and Development, Review vol. 26, no. 4, pp. 1279-1288, 2022, doi: 10.1021/acs.oprd.2c00012.
[12] M. Heining, A. Sutor, S. C. Stute, C. P. Lindenberger, and R. Buchholz, Internal illumination of photobioreactors via wireless light emitters: a proof of concept, Journal of Applied Phycology, vol. 27, no. 1, pp. 59-66, 2015/02/01 2015, doi: 10.1007/s10811-014-0290-x.
[13] B. O. Burek, A. Sutor, D. W. Bahnemann, and J. Z. Bloh, Completely integrated wirelessly-powered photocatalyst-coated spheres as a novel means to perform heterogeneous photocatalytic reactions, Catal. Sci. Technol., vol. 7, no. 21, pp. 4977-4983, 2017, doi: 10.1039/c7cy01537b.
[14] A. Sutor, M. Heining, and R. Buchholz, A Class-E Amplifier for a Loosely Coupled Inductive Power Transfer System with Multiple Receivers, Energies, vol. 12, no. 6, p. 1165, 2019, doi: 10.3390/en12061165.
[15] J. Kuipers, H. Bruning, D. Yntema, and H. Rijnaarts, Wirelessly powered ultraviolet light emitting diodes for photocatalytic oxidation, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, Article vol. 299, pp. 25-30, 2015, doi: 10.1016/j.jphotochem.2014.10.017.
[16] K. v. Schuylenbergh and R. Puers. Inductive Powering, Basic Theory and Application to Biomedical Systems, p. 223, 2009.
[17] W. Zheng, F. Xie, W. Xiao, D. Qiu, and B. Zhang, PlaneOmnidirectional Wireless Power Transfer System Based on Vector-Controlled Flux Linkage, IEEE Access, Article vol. 9, pp. 105651-105666, 2021, Art no. 9497058, doi: 10.1109/ACCESS.2021.3100364.
[18] S. Sun, B. Zhang, C. Rong, X. Shu, and Z. Wei, A Multireceiver Wireless Power Transfer System Using Self-oscillating Source Composed of ZVS Full-bridge Inverter, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Article 2021, doi: 10.1109/TIE.2021.3066931.
[19] S. Tumanski, Induction coil sensors—a review, Measurement Science and Technology, vol. 18, no. 3, pp. R31-R46, 2007, doi: 10.1088/0957-0233/18/3/r01.
[20] S. TumaŃSki, Modern methods of electrical steel testing – a review, PrzeglĄd Elektrotechniczny, vol. 1, no. 3, pp. 164-169, 2021, doi: 10.15199/48.2021.03.31.
[21] S. Zurek, Systematic measurement errors of local B-coils due to holes, PrzeglĄd Elektrotechniczny, vol. 1, no. 3, pp. 8-14, 2018, doi: 10.15199/48.2018.03.02.
[22] Z. Aziz, M. M. Saari, C. S. Yee, M. A. H. P. Zaini, and N. A. i. Nadzri, Braiding Uniform Magnetic Field Inside a Cylindrical Reactor for Photocatalytic Reforming of Petrochemical Wastewater, pp. 1-8, 2020, doi: 10.1109/etcce51779.2020.9350888.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2023-8 , nr katalogowy 144437 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2023-8 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	70.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2023-8

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma