Materials Science and Engineering Commons^™

Natural Convection Heat Transfer Characteristics Of Sierpinski Carpet Fractal Fins In Horizontal And Vertical Orientations, Ayomide Ayoola

College of Graduate Studies: Theses & Dissertations

This study investigates the thermal performance of fins with perforations inspired by the Sierpinski carpet fractal pattern under natural convection conditions in both vertical and horizontal orientations. The objective is to analyze the effects of fractal iteration levels on three primary performance metrics: efficiency, effectiveness, and effectiveness per unit mass. Experimental evaluations were conducted for fractal fins from iterations 0 through 4, utilizing aluminum material, with each fin heated to controlled conditions. The results reveal that efficiency generally decreases with higher fractal iterations, reflecting increased thermal resistance associated with greater porosity and complex geometry. However, effectiveness per unit mass improves …

A Lab-Scale Mold Simulator Employing An Optical-Fiber-Instrumented Mold To Characterize Initial Steel Shell Growth Phenomena, Muhammad A. Nazim, Rony K. Saha, Mario F. Buchely, Ronald J. O'Malley, Jie Huang, Arezoo Emdadi

PSMRC Faculty Research

A mold simulator was developed to replicate the mold oscillation and casting speed conditions of a continuous caster on the lab scale. A mold was designed incorporating fiber optics to capture internal temperature gradients and transient heat transfer phenomena during the initial solidification of steel. Casting parameters (casting speed, oscillation stroke and oscillation frequency) were investigated using the mold simulator. Solidified steel shells and mold thermal data were collected and characterized after initial solidification to investigate the impacts of mold oscillation on shell growth and mold heat transfer.

Femtosecond Laser–Inscribed Fiber Bragg Grating Sensors: Enabling Distributed High- Temperature Measurements And Strain Monitoring In Steelmaking And Foundry Applications, Ogbole Collins Inalegwu, Yeshwanth Reddy Mekala, Rony Kumer Saha, Farhan Mumtaz, Dinesh Reddy Alla, Deva Prasaad Neelakandan, Jeffrey D. Smith, Ronald J. O'Malley, Rex Gerald, Jie Huang

PSMRC Faculty Research

This study demonstrates the use of fiber Bragg grating (FBG) sensors for distributed temperature and strain monitoring in steelmaking and foundry applications. Integrated into inexpensive optical fibers, FBGs offer accurate and real-time remote sensing, detecting shifts in wavelength due to temperature (up to 1,800 °C), strain, or structural wear and tear. Furthermore, the intrinsic features of FBG sensors: compact size, immunity to electromagnetic interference and corrosion, robustness to vibration, ease of integration into existing composite structures, and non-intrusive measurement capacity in harsh environments make them ideal for steelmaking. FBGs optimize production, ensure quality, and enhance safety within the steel industry.

Enhanced Bottom Anode Monitoring In Dc Electric Arc Furnaces Using Fiber Optic Sensors, Yeshwanth Reddy Mekala, Rony Kumer Saha, Ogbole Collins Inalegwu, Muhammad Roman, Farhan Mumtaz, Rex Gerald, Jeffrey D. Smith, Jie Huang, Ronald J. O'Malley

PSMRC Faculty Research

A pin style bottom anode employs conductive steel rods that serve as the pathway for the high electrical power through rammed refractory at the bottom of a DC Electric Arc Furnace (EAF). Anode wear during operation is important to monitor, as anode replacement is expensive and impacts EAF productivity. Liquid steel penetration into the un-sintered refractory layer can result from rapid electrical power ramp-up, dips in furnace temperature, or operating the anode for too long between EAF campaigns. In extreme cases, the liquid steel may penetrate the bottom of the furnace when anode wear progresses too close to the bottom …

Fiber-Optic Raman Probe For On-Line Eaf Slag Analysis, Bohong Zhang, Hanok Tekle, Jeffrey D. Smith, Todd Sander, Ronald J. O'Malley, Jie Huang

PSMRC Faculty Research

In Electric Arc Furnace (EAF) steelmaking, the push for improved efficiency requires accurate analysis of the chemical composition of its slag system to control slag foaming, provide refractory protection, and maintain high furnace iron yield. Therefore, the ability to obtain real-time slag chemistry data would provide a useful tool to improve the control and efficiency of the process. The work reported here aims to assess the structure and chemistry of EAF slags at high temperatures using a portable fiber-optic Raman probe. The ability to relate Raman spectra peaks to chemistry and structure is demonstrated in experimental result with EAF slags …

The Melting Behavior Of Hydrogen Direct Reduced Iron In Molten Steel And Slag: An Integrated Computational And Experimental Study, Fabian Andres Calderon Hurtado, Joseph Govro, Arezoo Emdadi, Ronald J. O'Malley

PSMRC Faculty Research

Direct reduced iron (DRI) and hot briquetted iron (HBI) are essential feedstocks for tramp element control in the electric arc furnace (EAF). Due to greenhouse gas (GHG) concerns related to CO₂ emissions, hydrogen as a substitute for natural gas and a reductant in DRI production is being widely explored to reduce GHG emissions in ironmaking. This study examines the melting behavior of hydrogen DRI (H-DRI) pellets in the EAF containing low-carbon (0.1 wt.%) molten steel and molten slag. A computational heat transfer model was developed to predict the melting behavior of H-DRI pellets. To validate the model, a set …

Desirable Candidates For High-Performance Lead-Free Organic–Inorganic Halide Perovskite Solar Cells, Sajid Sajid, Salem Alzahmi, Imen Ben Salem, Nouar Tabet, Yousef Haik, Ihab M. Obaidat

All Works

Perovskite solar cells (PSCs) are currently demonstrating tremendous potential in terms of straightforward processing, a plentiful supply of materials, and easy architectural integration, as well as high power conversion efficiency (PCE). However, the elemental composition of the widely utilized organic–inorganic halide perovskites (OIHPs) contains the hazardous lead (Pb). The presence of Pb in the PSCs is problematic because of its toxicity which may slow down or even impede the pace of commercialization. As a backup option, the scientific community has been looking for non-toxic/less-toxic elements that can replace Pb in OIHPs. Despite not yet matching the impressive results of Pb-containing …

การศึกษาผลของอุณหภูมิอบอ่อนและความเร็วในการรีดต่อโครงสร้างจุลภาคและสมบัติเชิงกลของเหล็กกล้ารูปพรรณรีดร้อนเกรด S450j0, เชิญจุติ อรุณถิน

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้ศึกษาผลกระทบของอุณหภูมิการอบอ่อนและความเร็วการรีดต่อโครงสร้างจุลภาค สมบัติเชิงกล และคุณภาพผิวของเหล็กกล้าโครงสร้าง S450J0 ชนิดรีดร้อน โดยมุ่งเน้นกระบวนการผลิตเหล็กกล้าเอชบีมขนาด 305x305x223 กก./ม. การทดลองใช้อุณหภูมิการอบอ่อนและความเร็วการรีดที่แตกต่างกันเพื่อตรวจสอบผลกระทบต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์ ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่า อุณหภูมิการอบอ่อนมีอิทธิพลอย่างมีนัยสำคัญต่อสมบัติเชิงกล โดยอุณหภูมิที่สูงขึ้นจะเพิ่มค่าความต้านทานแรงดึงที่จุดครากและความต้านแรงดึง แต่ส่งผลให้ค่าความเหนียวและความแกร่งลดลงในบางกรณี ในทางตรงกันข้าม ความเร็วการรีดที่แตกต่างกันมีผลกระทบเล็กน้อยต่อสมบัติทางกล เนื่องจากอุณหภูมิการรีดขั้นสุดท้ายมีความแตกต่างกันเล็กน้อย การวิเคราะห์โครงสร้างจุลภาคพบว่า อุณหภูมิการอบอ่อนที่สูงขึ้นส่งผลให้ขนาดเกรนเล็กลง ในขณะที่อุณหภูมิที่ต่ำกว่าจะทำให้เกิดการเรียงตัวของเกรนเฟร์ไรต์ที่ชัดเจน นอกจากนี้ ข้อบกพร่องบนพื้นผิวของเหล็ก เช่น รูปแบบรอยแตก ยังได้รับอิทธิพลจากทั้งอุณหภูมิการอบอ่อนและความเร็วการรีด การวิเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด ยืนยันความลึกและลักษณะของรอยแตกบนผิว ซึ่งสอดคล้องกับการสังเกตจากกล้องจุลทรรศน์แบบแสง โดยสรุป การปรับอุณหภูมิการอบอ่อนและความเร็วการรีดให้เหมาะสมมีความสำคัญอย่างยิ่งในการลดข้อบกพร่องบนพื้นผิวและเพิ่มคุณภาพของผลิตภัณฑ์ในกระบวนการรีดร้อนเหล็กกล้าเอชบีม

การสังเคราะห์จีโอพอลิเมอร์พรุนฐานเถ้าลอยด้วยไมโครเวฟสำหรับดักจับคาร์บอนไดออกไซด์, คมชาญ มี้เจริญ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้มุ่งเน้นศึกษาการพัฒนาวัสดุจีโอพอลิเมอร์พรุนฐานเถ้าลอยด้วยไมโครเวฟ เพื่อประยุกต์ที่ใช้ในการดูดซับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ โดยศึกษาผลของอัตราส่วนเถ้าลอยต่อสารกระตุ้นแอลคาไล (ร้อยละ 40:60, 50:50 และ 60:40 โดยน้ำหนัก) และกำลังไมโครเวฟ (200,400,600 และ 800 W) ที่ส่งผลต่อสมบัติทางกายภาพ เคมี และประสิทธิภาพการดูดแก๊สซับคาร์บอนไดออกไซด์ ผลการศึกษาพบว่าการเพิ่มกำลังไมโครเวฟทำให้วัสดุแข็งตัวเร็วขึ้น โดยสูตร FA60 แข็งตัวเร็วที่สุดที่ทุกระดับกำลังไมโครเวฟ การวิเคราะห์โครงสร้างของรูพรุนด้วยเทคนิค Micro CT-scan พบว่าความพรุนเพิ่มขึ้นตามกำลังไมโครเวฟ การวิเคราะห์สมบัติทางกายภาพพบว่า FA40 มีความพรุนสูงสุด (36.88-71.34%) แต่มีกำลังอัดต่ำสุด (2.20-4.06 MPa) ในขณะที่ FA60 มีความพรุนต่ำสุด (24.59-46.64%) แต่มีกำลังอัดสูงสุด (10.75-29.02 MPa) สูตร FA50 มีพื้นที่ผิวจำเพาะสูงสุด (38.34-88.22 m²/g) และสามารถดูดซับ CO2 ได้สูงสุดที่ 50.15 mg CO2/g ของตัวดูดซับ ที่ 45°C การศึกษาพบว่าปริมาณเถ้าลอยที่สูงขึ้นส่งผลให้วัสดุมีความแข็งแรงสูงแต่มีความพรุนต่ำ ในขณะที่การเพิ่มกำลังไมโครเวฟทำให้เกิดความพรุนมากขึ้นแต่ความแข็งแรงลดลง โดยการสังเคราะห์ที่กำลังไมโครเวฟ 200-400 W ให้สมบัติเชิงกลที่เหมาะสมที่สุด สำหรับการวิเคราะห์ขนาดรูพรุนเฉลี่ยพบว่า FA60 มีขนาดรูพรุนใหญ่ที่สุด (4.69-6.90 nm) ซึ่งอยู่ในช่วงวัสดุพรุนขนาดกลาง งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างองค์ประกอบและสภาวะการสังเคราะห์ที่ส่งผลต่อสมบัติของจีโอพอลิเมอร์พรุน และแสดงให้เห็นศักยภาพของการใช้ไมโครเวฟในการสังเคราะห์จีโอพอลิเมอร์พรุนสำหรับการประยุกต์ใช้ในการการดูดซับ CO2

การสังเคราะห์คาร์บอนดอตจากกรดแอสคอร์บิกที่เจือด้วยเฮเทอโรอะตอมด้วยไมโครเวฟเพื่อเป็นฟลูออเรสเซนต์เซ็นเซอร์สำหรับการตรวจวัดไอออนโลหะ, อัญธิกา บุญเรืองอนันต์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

คาร์บอนดอตถูกสังเคราะห์ได้จากการใช้กรดแอสคอร์บิกเป็นสารตั้งต้นด้วยวิธีการให้ความร้อนด้วยไมโครเวฟ (700 วัตต์ เป็นเวลา 3 นาที) โดยคาร์บอนดอตที่สังเคราะห์ได้ถูกเจือด้วยเฮเทอโรอะตอมของไนโตรเจน ซัลเฟอร์ ฟอสฟอรัส และโบรอน และผ่านการพิสูจน์ลักษณะเฉพาะโดยใช้เทคนิคฟูเรียร์ทรานสฟอร์มอินฟราเรดสเปกโทรสโคปี กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน ยูวี-วิสิเบิลสเปกโทรโฟโตเมทรี ฟลูออเรสเซนต์สเปกโทรสโคปี รามานสเปกโทรสโคปี และเอ็กซ์เรย์โฟโตอิเล็กตรอนสเปกโทรสโคปี จากผลการวิเคราะห์พบว่าการเจือเฮเทอโรอะตอมมีอิทธิพลต่อสมบัติ และลักษณะเฉพาะเชิงแสงของคาร์บอนดอตผ่านการปรับโครงสร้างแกนกลางคาร์บอน และหมู่ฟังก์ชันที่พื้นผิว ทั้งนี้การเจือเฮเทอโรอะตอมเพิ่มความสามารถในการเรืองแสงสูงขึ้นโดยเฉพาะคาร์บอนดอตที่เจือด้วยไนโตรเจนแสดงประสิทธิภาพการเรืองแสงดีที่สุด อย่างไรก็ตามการเจืออะตอมมากกว่าสองชนิดกลับทำให้การเรืองแสงลดลง และไม่ช่วยเพิ่มโอกาสในการจับกับชนิดไอออนโลหะที่ต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ เมื่อเปรียบเทียบคาร์บอนดอตที่เตรียมได้ทั้งหมด คาร์บอนดอตที่เจือด้วยไนโตรเจนเป็นตัวเลือกที่น่าสนใจในการใช้งานตรวจวัดสารโดยอาศัยการเรืองแสง ซึ่งแสดงความสามารถในการตรวจจับไอออนโลหะชนิด โครเมียม(VI) และ เหล็ก(III) โดยสามารถระงับการเรืองแสงได้อย่างสมบูรณ์ และมีค่าต่ำสุดสำหรับการตรวจวัดอยู่ที่ 0.135 นาโนโมลาร์ และ 0.195 นาโนโมลาร์ ตามลำดับ โดยขนาดอนุภาคโดยเฉลี่ยของคาร์บอนดอตที่เจือด้วยไนโตรเจนมีเท่ากับ 13.27 นาโนเมตร มีค่าประสิทธิภาพควอนตัมการเรืองแสงที่ 4.56% ทั้งนี้ ค่าประสิทธิภาพควอนตัมการเรืองแสงสามารถเพิ่มสูงขึ้นถึง 7.43% เมื่อเพิ่มปริมาณความเข้มข้นของยูเรียในการสังเคราะห์

การเตรียมและวิเคราะห์สมบัติของวัสดุเชิงประกอบอะลูมินา-เรซินที่ขึ้นรูปด้วยการพิมพ์สามมิติแบบดิจิทัลไลท์โปรเซสซิงสำหรับงานด้านทันตกรรม, หัสวรรษ กันแก้ว

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วัสดุเรซินได้รับความนิยมในงานทันตกรรม เนื่องจากการขึ้นรูปที่สะดวกและมีสมบัติคล้ายฟันธรรมชาติ การวิจัยนี้ศึกษาผลกระทบของการใช้ผงอะลูมินาที่มีขนาดอนุภาคต่างกันเพื่อปรับปรุงสมบัติของวัสดุเรซินสำหรับโฟโตพอลิเมอร์ โดยพัฒนาวัสดุเชิงประกอบอะลูมินา-เรซินด้วยกระบวนการพิมพ์สามมิติแบบดิจิทัลไลท์โปรเซสซิง โฟโตพอลิเมอร์เรซินมีสัดส่วน 100, 90, 85 และ 80 เปอร์เซ็นต์โดยปริมาตร โดยเติมอนุภาคอะลูมินาขนาด 0.4, 0.7 และ 2 ไมครอน ผลการทดสอบความหนืดพบว่าวัสดุเชิงประกอบที่เหมาะสมคือโฟโตพอลิเมอร์เรซิน 85 เปอร์เซ็นต์โดยปริมาตร และอะลูมินา 15 เปอร์เซ็นต์โดยปริมาตร โดยใช้เครื่องพิมพ์สามมิติแบบดิจิทัลไลท์โปรเซสซิง การวิเคราะห์สมบัติต่างๆ แสดงให้เห็นว่าชิ้นงานตัวอย่างที่มีอนุภาคอะลูมินาขนาด 0.7 ไมครอน มีความโปร่งแสงสูงที่สุดและการเปลี่ยนแปลงสีบนผิวชิ้นงาน (วัดจากพื้นหลังสีดำ-ขาวได้ค่าต่ำที่สุด 3.91) ในขณะที่อนุภาคขนาด 0.4 ไมครอนมีความโปร่งแสงต่ำสุด (0.90) สำหรับความต้านแรงดัดวัสดุที่มีอนุภาค 0.7 ไมครอนแสดงค่าความต้านแรงดัดสูงสุดที่ 80.86 MPa ขณะที่อนุภาคขนาด 2 ไมครอนแสดงความต้านแรงดัดต่ำสุดที่ 55.04 MPa ขนาดของอนุภาคอะลูมินามีผลสำคัญต่อสมบัติของวัสดุเชิงประกอบอะลูมินา-เรซินในงานทันตกรรม นอกจากนี้ การทดสอบความเป็นพิษต่อเซลล์แสดงให้เห็นว่าวัสดุนี้มีความใกล้เคียงกับวัสดุเรซินทันตกรรมทางการค้า ซึ่งบ่งชี้ถึงศักยภาพในการพัฒนาและใช้งานในอนาคต

Development Of Titanate-Based High-Entropy Perovskite Oxides For High-Energy Density Capacitor, Ketkaeo Bunpang

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

The development of dielectric materials with suitable properties for high-energy density capacitors is essential for the advancement of future electronic technologies. This study focuses on the effects of substituting monovalent and trivalent ions at the A and B sites in high-entropy perovskite oxide structures based on titanates. (A'0.2A"0.2Ba0.2Ca0.2Sr0.2)(Ti1-xMex)O3 (A' = Na+, K+, A" = Bi3+, La3+, Me = Zr4+, (Mg1/3Nb2/3)4+, x = 0.00–0.2) compounds were synthesized using the solid-state reaction method. The results revealed that compounds containing Bi3+ exhibited a high dielectric constant (~3000), low dielectric loss (~0.1), and stable relaxor ferroelectric behavior. In contrast, compounds containing La3+ displayed linear …

The Effect Of Fine Recycled Concrete Aggregates On The Mechanical And Durability Properties Of Concrete, Abbas Chour, Jamal Khatib

BAU Journal - Science and Technology

The fast increase of construction and demolition (C&D) operations has resulted in the creation of massive amounts of garbage, which must be cleared. Reusing C&D waste is of significant importance for environmental conservation and resource utilization. One such alternative for structural concrete is recycled concrete aggregate obtained from building and demolition debris. In this context, the present study aims to comprehensively review the current state of the art in fine recycled concrete materials (fRCA), including their physical properties, technological advantages, mechanical properties, and durability characteristics. The study establishes a paradigm for evaluating the quality of fRCA, whether created in a …

Advancing Polymer Sustainability Through Custom Interpenetrating Polymer Network Synthesis, Processing, And Design, Alexandra Maria Lehman-Chong

Theses and Dissertations

The need for improving polymer sustainability is as ubiquitous as the role of polymers in modern society. Interpenetrating polymer network (IPN) design flexibility offers opportunities for improved polymer sustainability while balancing desired polymer properties for various applications. This work investigates the structure-property-processing relationships of IPNs judiciously designed under the framework of the polymer life cycle. Sustainable polymer design was largely considered at the feedstock and manufacturing stages while considering overall polymer performance. Chemicals from bio-based feedstocks were used to design a full simultaneous polybenzoxazine-epoxy IPN, focusing on the effects of monomer and polymer structure on polymer properties. Processing-property relationships were …

Reducing Food Scarcity: The Benefits Of Urban Farming, S.A. Claudell, Emilio Mejia

Journal of Nonprofit Innovation

Urban farming can enhance the lives of communities and help reduce food scarcity. This paper presents a conceptual prototype of an efficient urban farming community that can be scaled for a single apartment building or an entire community across all global geoeconomics regions, including densely populated cities and rural, developing towns and communities. When deployed in coordination with smart crop choices, local farm support, and efficient transportation then the result isn’t just sustainability, but also increasing fresh produce accessibility, optimizing nutritional value, eliminating the use of ‘forever chemicals’, reducing transportation costs, and fostering global environmental benefits.

Imagine Doris, who is …

Application Of Quantum Algorithms In The Synthesis Of Dynamic Objects, Noilakhon Yakubova

Chemical Technology, Control and Management

Around the world, the food industry is focusing on achieving energy and resource efficiency. One of the main challenges in the field of process automation is the creation of effective control systems using intelligent technologies to improve the quality of processes and achieve the production of high-quality products with less energy and resources. Therefore, it is necessary to work with a large amount of data. Particular attention is paid to the development of computational algorithms for automated high-speed computational analysis systems for processing this data at high speed. Therefore, the article discusses the use of quantum computing methods in controlling …

Fabrication & Characterization Of Hybrid Piezoelectric/Triboelectric Nanocomposite Nanogenerators Via Fusion Deposition Modeling, Khaled El Toukhy

Theses and Dissertations

This thesis aims to discuss the potential of using piezoelectric and triboelectric nanogenerators (PTENGs) for energy harvesting, particularly in the sportswear industry. PTENG's main advantage is that it offers good flexibility making it suitable for high-strain applications. The piezoelectric effect is induced by embedding piezoelectric nanofillers into one of the two triboelectric layers. PTENGs can generate both piezoelectric and triboelectric signals when strained resulting in an enhanced output compared to regular piezoelectric nanogenerators (PENGs) and triboelectric nanogenerators (TENGs). TPU was adopted as the matrix for PTENGs advantageous due to their flexibility, low electrical resistivity, and compatibility with additive manufacturing techniques. …

Ai-Enabled Assessment Of Roadway Integrity: Forecasting Bitumen Deformation And Road Stability Throughout The Lifecycle Under Traffic Impact, Sabahudin Vrtagic, Milan Dordevic, Fatih Dogan, Muhammed Codur, Mario Hoxha, Edis Softic

Materials Science and Engineering Faculty Research & Creative Works

Asphalt-paved Road junctions frequently encounter deformation and degradation challenges due to heavy vehicular traffic and varying climatic conditions, such as temperature fluctuations and precipitation. This study employs a multifaceted approach, incorporating a Multilayer Perceptron (MLP) model, ancillary machine learning techniques, and optimization methodologies, to address these challenges effectively. The primary objectives are the prediction and analysis of pavement deformation, the optimization of maintenance strategies, and the evaluation of road effectiveness. Our findings underscore the substantial contribution of heavy vehicles to road erosion and the profound impact of vehicular retention and braking at intersections. A Multilayer Perceptron (MLP) model is utilized …

Electrochemical Performance Of Porous Ceramic Supported Tubular Solid Oxide Electrolysis Cell, Heng-Ji Wang, Wen-Guo Chen, Zhou-Yi Quan, Kai Zhao, Yi-Fei Sun, Min Chen, Ogenko Volodymyr

Journal of Electrochemistry

Solid oxide electrolysis cell (SOEC) is an efficient and clean energy conversion technology that can utilize electricity obtained from renewable resources, such as solar, wind, and geothermal energy to electrolyze water and produce hydrogen. The conversion of abundant intermittent energy to hydrogen energy would facilitate the efficient utilization of energy resources. SOEC is an all-ceramic electrochemical cell that operates in the intermediate to high temperature range of 500–750 ℃. Compared with traditional low temperature electrolysis technology (e.g., alkaline or proton exchange membrane cells operating at ~100 ℃), the high-temperature SOEC can increase the electrolysis efficiency from 80% to ~100%, providing …

Nitrogen-Doped Graphite Felt On The Performance Of Aqueous Quinone-Based Redox Flow Batteries, Heng Zhang, Li-Xing Xia, Shan Jiang, Fu-Zhi Wang, Zhan-Ao Tan

Journal of Electrochemistry

Modification of electrode is vitally important for achieving high energy efficiency in aqueous quinone-based redox flow batteries (AQRFBs). The modification of graphite felt (GF) was carried out by means of urea hydrothermal reaction, and simultaneously, the effects of hydrothermal reaction time on the functional groups and surface structure of nitrogen-doped graphite felt were studied. The surface morphology and defect, element content and surface chemical state of the modified electrode were characterized by scanning electron microscopy (SEM), Brunauer-Emmett-Teller (BET) test, Raman spectroscopy, and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The electrochemical performance of the modified electrodes was evaluated by cyclic voltammetry, electrochemical impedance …

An In-Situ Raman Spectroscopic Study On The Interfacial Process Of Carbonate-Based Electrolyte On Nanostructured Silver Electrode, Yu Gu, Yuan-Fei Hu, Wei-Wei Wang, En-Ming You, Shuai Tang, Jian-Jia Su, Jun Yi, Jia-Wei Yan, Zhong-Qun Tian, Bing-Wei Mao

Journal of Electrochemistry

The solid-electrolyte interphase (SEI) plays a key role in anodes for rechargeable lithium-based battery technologies. However, a thorough understanding in the mechanisms of SEI formation and evolution remains a major challenge, hindering the rapid development and wide applications of Li-based batteries. Here, we devise a borrowing surface-enhanced Raman scattering (SERS) activity strategy by utilizing a size optimized Ag nanosubstrate to in-situ monitor the formation and evolution of SEI, as well as its structure and chemistry in an ethylene carbonate-based electrolyte. To ensure a reliable in-situ SERS investigation, we designed a strict air-tight Raman cell with a three-electrode configuration. Based on …

Isolation And Characterization Of Caffeine-Degrading Bacteria From Coffee Plantation Areas In Malaysia, Elvina Clarie Dullah, Mohd Fazli Farida Asras

Makara Journal of Technology

Decaffeination by microbial degradation is currently the most optimal and low-cost approach, involving only microbial cells and/or their enzymes. The bacterium was characterized using a series of biochemical tests. Positive results were obtained from carbohydrate fermentation, citrate utilization, and catalase tests, while negative results were obtained from Voges-Proskauer (VP) and indole tests. Three different caffeine concentrations of 0.25%, 0.4%, and 2% were tested and measured through Gas Chromatography-Mass Spectrophotometry (GC-MS) analysis. The highest caffeine reduction (89.25%) was found when 0.25% caffeine was used in the media. Only a small amount of caffeine was reduced to 0.4% and 2%, with 34.78% …

Combined Risk Based Inspection And Fault Tree Analysis For Repetitive 3-Phase Line Piping Leakage At West Java Offshore Topside Facility, Dona Yuliati, Akhmad Herman Yuwono, D. Rizal Asral, Donanta Dhaneswara

Journal of Materials Exploration and Findings

Hydrocarbon releases might result in serious consequences in various aspects. In addition to the contribution to environmental pollution, repetitive leakages need high repair costs. This study aim is to minimize potential repetitive leakage for other typical 3-phase piping systems. We conducted the risk assessment by adopting Risk Based Inspection (RBI) API 581 to identify risk level, calculating piping lifetime, recommended inspection plan and mitigations. The most relevant root causes can be obtained through quantitative Fault Tree Analysis (FTA). Observation and investigation was taken from eight 3-phase piping systems that experienced repetitive leakages. It has been found that the risk level …

The Effect Of Parameters In Cryogenic Treatment On Mechanical Properties Of Tool Steel: A Review, Ronaldus Caesariano Ekaputra, Myrna Ariati Mochtar

Journal of Materials Exploration and Findings

Tool steel is classified as special alloy steel which proposed as dies or mold materials as their high mechanical properties and dimensional stability. In order to improve tool steel’s mechanical properties, heat treatment process, especially, cryogenic treatment is conducted. Cryogenic treatment is done by exposing tool steel material at sub-zero liquid/gas media after heated at austenite temperature. This process significantly affects the martensite phase transformation increase and avoids retained austenite emersion. In particular, the higher martensite volume fraction, the higher hardness and wear resistance value of tool steel. It had been proven that adjusting critical process parameters of cryogenic treatment …

Characteristics Of Sodium Lithium Titanate Synthesized At Different Solid-State Reaction Temperature For Lithium-Ion Battery Anode, Ilham Nur Dimas Yahya, Nofrijon Sofyan, Deni Shidqi Khaerudini, Gerald Ensang Timuda, Slamet Priyono

Journal of Materials Exploration and Findings

The effect of sintering temperature on the characteristics of sodium lithium titanate (NaLiTi₃O₇/NaLTO) synthesized at different solid-state reaction temperature and its performance as lithium-ion battery anode has been investigated. The precursors for the synthesis consisted of LiOH.H₂O, TiO₂, and NaHCO₃. The synthesis was performed via solid-state reaction method. The precursors were mixed and sintered at variation temperatures of 900^oC, 1000^oC, and 1100^oC for 2 hours under atmosphere condition. The final product was characterized using X-ray diffraction (XRD) and particle size analyzer (PSA). The XRD …

Nitrogen Gas Quenching Pressure Effect On Bs S155 Alloy Steel In Vacuum Furnace, Agus Mulyadi Hasanudin, Eddy Sumarno Siradj

Journal of Materials Exploration and Findings

The production of metal and alloy products requires the use of heat treatment, when during the heat treatment process, quenching is a crucial step. The quenching medium can be anything from water, a salt bath, oil, air and gas. In a vacuum furnace, pressurized gas, most frequently nitrogen (N₂) gas, serves as one of the quenching mediums. One of the drawbacks of the quenching process is the distortion and dimensional change of the parts. This paper aims to investigate the influence of nitrogen gas quenching pressure on the distortion and dimensional change of aerospace actuator gear planet parts …

Pipeline Risk Analysis Optimization With Monte Carlo Method Using Gamma Distribution, Farhan Rama Digita, Jaka Fajar Fatriansyah, Abdul Rahim Ridzuan, Hanna Ovelia, Imam Abdillah Mas'ud, Irma Hartia Tihara, Baiq Diffa Pakarti Linuwih

Journal of Materials Exploration and Findings

The inspection process of piping components in the oil and gas industry is one of the most crucial things, given the high risk posed by pipeline system failures, which have a huge impact on losses, both from environmental and financial aspects. Risk-based inspection with the Monte Carlo method is one of the efforts that can be made to minimize failures in piping systems, by involving data distribution to calculate the probability of component failure. Although the normal distribution is commonly used for generating random variables, its use in corrosion rate calculation can lead to overestimation due to negative corrosion rate …

Optimization Of The Building Envelope And Roof Shading To Reduce The Energy Consumption Of College Low-Rise Buildings In Indonesia, Nasruddin Nasruddin, Azimil Gani Alam, Mohammad Imroz Sohel

Makara Journal of Technology

Energy consumption in buildings is a crucial concern globally, prompting researchers to explore innovative solutions to mitigate its impact. This study investigates the optimization of building envelopes and roof shading systems of existing buildings in Indonesia to realize notable energy savings. Multiple scenarios were explored, with modifications to building envelopes and roof shading, highlighting the overall thermal transfer value as a key parameter. Using EnergyPlus simulations, the efficacy of natural ventilation in corridors and roof shading modifications was assessed in reducing energy consumption. The findings revealed that renovating existing buildings by optimization of the building envelope and roof shading by …

The Influence Of Boron (B), Tin (Sn), Copper (Cu), And Manganese (Mn) On The Microstructure Of Spheroidal Graphite Irons, A. V. Bugten, P. Sanders, C. Hartung, R. Logan, M. Di Sabatino, L. Michels

Michigan Tech Publications

Most spheroidal graphite irons (SGIs) have a matrix consisting of ferrite, pearlite, or a mix of the two. To achieve the desired matrix composition, pearlite promoters such as Mn, Cu, or Sn, are added to the molten metal. Among these elements, Sn is the most potent pearlite promoter. However, each has a different impact on the solidification, graphite precipitation, eutectoid transformation, and ultimately the final structure of the material. Research has shown that B promotes ferrite in fully pearlitic grades where Cu and Mn were used to promote pearlite. The present work investigates the effect of B in SGI with …

The Role Of Interactive Spaces In Enhancing Social Interaction Of Children In Orphanage Institutions, Zainab Khalid Rashad Al Khafaji, Shamael M. W. Al Dabbagh

Al-Esraa University College Journal for Engineering Sciences

The child who moves to an environment outside his family environment, suchas orphanage institutions because of the loss of one or all of his family members, itis obvious that he feels a kind of alienation and isolation from his peers and a loss ofa sense of interaction and communication with society, so it is possible to mitigatethis feeling by promoting diversity in interactive activities within the internal spacesof the orphanage institutions and at the neighborhood level, the research problemwas represented by "the lack of clarity in the nature of knowledge aboutthe role of of interactive spaces in enhancing social interaction …