La feuille d'électrode d'un dispositif thermoélectrique est constituée d'hydrogel ionique, qui est pris en sandwich entre les électrodes pour se former, et le bleu de Prusse sur l'électrode subit une réaction redox pour améliorer la densité d'énergie et la densité de puissance du générateur thermoélectrique ionique.
De nouvelles recherches sur ce sujet apparaissent dans Avancées des matériaux énergétiques.
Le professeur Zeng Wei de l'Institut de génie chimique de l'Académie des sciences du Guangdong a déclaré qu'au début, l'équipe de recherche avait principalement mené des études basées sur l'effet de diffusion thermique et avait publié une série de résultats de recherche. Malgré cela, leurs résultats n’ont jamais eu l’effet escompté et les perspectives d’application pratique n’étaient pas optimistes.
Plus tard, ils ont essayé de procéder à une amélioration supplémentaire sur la base de l’effet du courant thermique ; c'est-à-dire pour incorporer la réaction redox de l'électrode. La raison en est que l'effet du courant thermique est redox dans l'électrolyte, donc le gain et la perte d'électrons se produisent principalement dans la solution, et les électrons de l'électrolyte migrent vers l'électrode sont non seulement plus difficiles, mais doivent également parcourir une distance, ce qui entraînera à la fois une efficacité de conversion inférieure et une perte inefficace d’électrons.
Si le redox peut être obtenu directement au niveau des électrodes, c'est-à-dire si les ions peuvent atteindre les électrodes et subir ensuite des réactions redox de manière induite thermiquement, plutôt que d'être entraînés par un courant électrique, la distance parcourue par les électrons peut être très grande. bien réduit, ce qui entraîne des rendements de conversion thermoélectrique élevés et une augmentation significative de la durée pendant laquelle le dispositif thermoélectrique peut fournir de l'énergie au monde extérieur.
« Dans ce travail, la densité de puissance instantanée a atteint 3.7 mW/m2K2. De plus, la densité énergétique de sortie était de 194 J/m2 pendant 2 heures à un gradient de température de 10 K, et l'efficacité relative de Carnot atteignait 0.12 % à une température côté chaud (TH) de 30 °C et une température côté froid (TC) de 20 °C », » dit Zeng.
Par conséquent, en termes d’applications, l’appareil est déjà capable d’alimenter en continu des appareils électroniques tels que des appareils électroniques portables et des capteurs. En outre, l'équipe souhaite élargir davantage les applications, telles que l'utilisation du dispositif pour les systèmes d'énergie solaire photothermique et la récupération de chaleur à l'extérieur des murs des bâtiments ; Plus précisément, la température à laquelle la lumière du soleil frappe un panneau solaire se situe généralement entre 60 et 80 degrés Celsius, ce qui représente une différence de quelques dizaines de degrés Celsius par rapport à la température ambiante réelle.
Si le dispositif thermoélectrique actuellement développé est fixé à l’arrière du panneau solaire, il peut convertir davantage l’énergie thermique gaspillée en électricité, augmentant ainsi l’efficacité de la production d’énergie solaire. En utilisant des dispositifs de récupération de chaleur à l'extérieur des murs du bâtiment, l'objectif d'alimenter le bâtiment lui-même peut être réalisé.
Parlant du plan de suivi de cette recherche, Zeng a déclaré qu'à l'heure actuelle, l'utilisation principale de la polyaniline pour modifier l'électrode, ses caractéristiques redox et sa capacité est relativement limitée. Par conséquent, la prochaine étape consiste à trouver davantage de matériaux correspondant au potentiel thermique étudié afin d’augmenter encore la densité des électrodes rédox et la production d’énergie vers le monde extérieur.
Dans le même temps, l’équipe prévoit également d’améliorer la capacité spécifique des électrodes et d’augmenter la surface spécifique pour mieux augmenter le rapport de capacité des électrodes. De plus, ils continueront d’optimiser la conception structurelle de l’hydrogel lui-même et d’élargir le choix de matériaux.
Parmi les autres contributeurs figurent Xia Yang, Dongyu Zhu, de l'Université de Guangdong Technologie; Fei Wang, Chen Wu et Jianchao Jia, Institut de génie chimique, Académie des sciences du Guangdong ; et Jin Liu, Département de génie mécanique et aérospatial, Université des sciences et technologies de Hong Kong.