Lembaran elektroda perangkat termoelektrik terdiri dari hidrogel ionik, yang diapit di antara elektroda untuk membentuk, dan biru Prusia pada elektroda mengalami reaksi redoks untuk meningkatkan kepadatan energi dan kepadatan daya generator termoelektrik ionik.
Penelitian baru tentang topik ini muncul di Kemajuan Bahan Energi.
Prof Zeng Wei dari Institute of Chemical Engineering, Guangdong Academy of Sciences, mengatakan, pada awalnya tim peneliti terutama melakukan studi berdasarkan efek difusi termal dan mempublikasikan serangkaian hasil penelitian. Meskipun demikian, hasilnya tidak pernah mencapai efek yang diharapkan, dan prospek penerapan praktisnya tidak optimis.
Kemudian, mereka mencoba melakukan peningkatan lebih lanjut berdasarkan efek arus termal; yaitu, untuk menggabungkan reaksi redoks elektroda. Alasannya adalah karena efek arus termal bersifat redoks dalam elektrolit, sehingga perolehan dan kehilangan elektron terutama terjadi dalam larutan, dan elektron dalam elektrolit untuk bermigrasi ke elektroda tidak hanya lebih sulit, tetapi juga perlu dilakukan. menempuh jarak, yang akan menyebabkan efisiensi konversi yang lebih rendah dan hilangnya elektron yang tidak efektif.
Jika redoks dapat dicapai langsung pada elektroda, yaitu jika ion dibiarkan mencapai elektroda dan kemudian mengalami reaksi redoks dengan cara yang diinduksi secara termal, daripada digerakkan oleh arus listrik, maka jarak yang ditempuh elektron akan sangat jauh. berkurang dengan baik, menghasilkan efisiensi konversi termoelektrik yang tinggi dan peningkatan yang signifikan dalam waktu perangkat termoelektrik dapat memasok listrik ke dunia luar.
“Pada pekerjaan ini kepadatan daya sesaat mencapai 3.7 mW/m2K2. Selain itu, kepadatan energi keluarannya adalah 194 J/m2 selama 2 jam pada gradien suhu 10 K, dan efisiensi relatif Carnot mencapai 0.12% pada suhu sisi panas (TH) 30°C dan suhu sisi dingin (TC) 20°C,” kata Zeng.
Oleh karena itu, dari segi aplikasi, perangkat ini sudah mampu memberi daya secara terus menerus pada perangkat elektronik seperti perangkat elektronik dan sensor yang dapat dikenakan. Selain itu, tim ingin memperluas penerapannya, seperti penggunaan perangkat untuk sistem tenaga foto-termal surya dan pemulihan panas di luar dinding bangunan; khususnya, suhu saat sinar matahari menyinari panel surya biasanya antara 60 dan 80 derajat Celcius, yang merupakan perbedaan beberapa puluh derajat Celcius dari suhu lingkungan sebenarnya.
Jika perangkat termoelektrik yang dikembangkan saat ini dipasang di bagian belakang panel surya, maka selanjutnya dapat mengubah energi panas yang terbuang menjadi listrik, sehingga meningkatkan efisiensi keluaran energi surya. Dengan menggunakan perangkat pemulihan panas di luar dinding bangunan, tujuan memberi daya pada bangunan itu sendiri dapat terwujud.
Berbicara mengenai rencana tindak lanjut penelitian ini, Zeng mengatakan saat ini penggunaan utama polianilin untuk memodifikasi elektroda, karakteristik dan kapasitas redoksnya relatif terbatas. Oleh karena itu, langkah selanjutnya adalah menemukan lebih banyak bahan yang sesuai dengan potensi termal yang diteliti untuk lebih meningkatkan kepadatan elektroda redoks dan keluaran energi ke dunia luar.
Pada saat yang sama, tim juga berencana untuk meningkatkan kapasitansi spesifik elektroda dan meningkatkan luas permukaan spesifik untuk meningkatkan rasio kapasitas elektroda dengan lebih baik. Selain itu, mereka akan terus mengoptimalkan desain struktur hidrogel itu sendiri dan memperluas pilihan material.
Kontributor lainnya termasuk Xia Yang, Dongyu Zhu, Universitas Guangdong Teknologi; Fei Wang, Chen Wu dan Jianchao Jia, Institut Teknik Kimia, Akademi Ilmu Pengetahuan Guangdong; dan Jin Liu, Departemen Teknik Mesin dan Dirgantara, Universitas Sains dan Teknologi Hong Kong.