熱電デバイスの電極シートは、イオン性ハイドロゲルを電極間に挟んで形成されており、電極上のプルシアンブルーが酸化還元反応を起こし、イオン性熱電発電機のエネルギー密度と出力密度が向上します。
このトピックに関する新しい研究は、 エネルギー材料の進歩.
広東省科学院化学工学研究所の曽偉教授は、研究チームは当初、主に熱拡散効果に基づいた研究を実施し、一連の研究結果を発表したと述べた。それにも関わらず、その成果は期待されたほどの効果を発揮するものではなく、実用化の見通しは楽観的ではありませんでした。
その後、熱流効果に基づいてさらなる強化を試みました。つまり、電極の酸化還元反応を組み込むことです。その理由は、熱電流効果は電解質中での酸化還元であるため、電子の獲得と喪失は主に溶液中で発生し、電解質中の電子が電極に移動するのがより困難であるだけでなく、長距離を移動すると、変換効率が低下し、電子が効率的に失われます。
酸化還元が電極で直接達成できる場合、つまり、イオンが電極に到達し、電流によって駆動されるのではなく、熱的に誘起された方法で酸化還元反応を受ける場合、電子の移動距離は非常に長くなる可能性があります。熱電変換効率が高く、熱電デバイスが外部に電力を供給できる時間が大幅に増加します。
「この研究では、瞬間電力密度は 3.7 mW/m に達しました。2K2。また、出力エネルギー密度は194J/mであった。2 2 K の温度勾配で 10 時間加熱したところ、高温側温度 (TH) 0.12 °C、低温側温度 (TC) 30 °C でのカルノー相対効率は 20% という高さでした。」曾氏は語った。
したがって、アプリケーションの観点からは、このデバイスはウェアラブル電子機器やセンサーなどの電子デバイスに継続的に電力を供給することがすでに可能です。さらに、チームは、このデバイスを太陽光発電システムや建物の壁の外の熱回収に使用するなど、アプリケーションをさらに拡大したいと考えています。具体的には、太陽光がソーラーパネルに当たる温度は通常摂氏60度から80度の間であり、実際の周囲温度とは数十度の差があります。
現在開発されている熱電デバイスを太陽電池パネルの背面に取り付けると、無駄な熱エネルギーを電気にさらに変換できるため、太陽エネルギーの出力効率が向上します。建物の壁の外側で熱を回収する装置を使用することで、建物自体に電力を供給するという目的を実現できます。
Zeng氏は、この研究のフォローアップ計画について、現時点では、電極、その酸化還元特性および容量を修飾するためのポリアニリンの主な用途は比較的限定されていると述べた。したがって、次のステップは、酸化還元電極の密度と外界へのエネルギー出力をさらに高めるために、研究中の熱ポテンシャルに対応するより多くの材料を見つけることです。
同時に、チームは電極の比静電容量を改善し、比表面積を増やして電極の容量比をより高めることも計画しています。さらに、ハイドロゲル自体の構造設計の最適化を継続し、材料の選択肢を広げていきます。
他の寄稿者には、Xia Yang、Dongyu Zhu、広東大学が含まれます。 テクノロジー;広東省科学院化学工学研究所のFei Wang、Chen Wu、Jianchao Jia。および香港科技大学機械航空宇宙工学科の Jin Liu 氏。