A folha de eletrodo de um dispositivo termoelétrico consiste em hidrogel iônico, que é imprensado entre os eletrodos para formar, e o azul da Prússia no eletrodo sofre uma reação redox para melhorar a densidade de energia e a densidade de potência do gerador termoelétrico iônico.
Novas pesquisas sobre este tema aparecem em Avanços de materiais de energia.
O professor Zeng Wei, do Instituto de Engenharia Química da Academia de Ciências de Guangdong, disse que no início, a equipe de pesquisa realizou principalmente estudos baseados no efeito de difusão térmica e publicou uma série de resultados de pesquisas. Apesar disso, os seus resultados nunca alcançaram o efeito esperado e a perspectiva de aplicação prática não era optimista.
Mais tarde, tentaram fazer um aprimoramento adicional com base no efeito da corrente térmica; isto é, incorporar a reação redox do eletrodo. A razão para isso é que o efeito da corrente térmica é redox no eletrólito, de modo que o ganho e a perda de elétrons ocorrem principalmente na solução, e os elétrons no eletrólito para migrar para o eletrodo não são apenas mais difíceis, mas também precisam. percorrer uma distância, o que levará a uma menor eficiência de conversão e a uma perda ineficaz de elétrons.
Se o redox puder ser alcançado diretamente nos eletrodos, isto é, se for permitido que os íons alcancem os eletrodos e depois sofram reações redox de maneira induzida termicamente, em vez de serem conduzidos por uma corrente elétrica, a distância percorrida pelos elétrons pode ser muito grande. bem reduzido, resultando em altas eficiências de conversão termoelétrica e um aumento significativo no tempo que o dispositivo termoelétrico pode fornecer energia para o mundo exterior.
“Neste trabalho a densidade de potência instantânea atingiu 3.7 mW/m2K2. Além disso, a densidade de energia de saída foi de 194 J/m2 por 2 horas a um gradiente de temperatura de 10 K, e a eficiência relativa de Carnot foi tão alta quanto 0.12% a uma temperatura do lado quente (TH) de 30°C e uma temperatura do lado frio (TC) de 20°C,” Zeng disse.
Portanto, em termos de aplicações, o dispositivo já é capaz de alimentar continuamente dispositivos eletrônicos, como eletrônicos vestíveis e sensores. Além disso, a equipe gostaria de ampliar ainda mais as aplicações, como o uso do dispositivo para sistemas de energia solar fototérmica e recuperação de calor fora das paredes dos edifícios; especificamente, a temperatura na qual a luz solar atinge um painel solar é geralmente entre 60 e 80 graus Celsius, o que representa uma diferença de algumas dezenas de graus Celsius da temperatura ambiente real.
Se o dispositivo termoelétrico atualmente desenvolvido for conectado à parte traseira do painel solar, ele poderá converter ainda mais a energia térmica desperdiçada em eletricidade, aumentando assim a eficiência da produção de energia solar. Ao utilizar os dispositivos para recuperação de calor fora das paredes do edifício, o objectivo de alimentar o próprio edifício pode ser realizado.
Falando sobre o plano de acompanhamento desta pesquisa, Zeng disse que atualmente o principal uso da polianilina para modificar o eletrodo, suas características redox e capacidade é relativamente limitada. Portanto, o próximo passo é encontrar mais materiais que correspondam ao potencial térmico em estudo para aumentar ainda mais a densidade dos eletrodos redox e a saída de energia para o mundo exterior.
Ao mesmo tempo, a equipe também planeja melhorar a capacitância específica dos eletrodos e aumentar a área de superfície específica para melhor aumentar a relação de capacidade dos eletrodos. Além disso, continuarão a otimizar o projeto estrutural do próprio hidrogel e a ampliar a escolha de materiais.
Outros colaboradores incluem Xia Yang, Dongyu Zhu, Universidade de Guangdong de Equipar; Fei Wang, Chen Wu e Jianchao Jia, Instituto de Engenharia Química, Academia de Ciências de Guangdong; e Jin Liu, Departamento de Engenharia Mecânica e Aeroespacial, Universidade de Ciência e Tecnologia de Hong Kong.