熱電發(fā)電機(jī)能夠?qū)h(huán)境中的低品位能量轉(zhuǎn)化為電能，是一種熱量回收的回收。傳統(tǒng)熱電發(fā)電機(jī)的工作原理是利用半導(dǎo)體材料的塞貝克效應(yīng)，存在著低溫效率較低、持續(xù)時間短、電壓衰減快、制造工藝復(fù)雜等問題。基于離子型熱電材料的熱電發(fā)電機(jī)（ITEG）由于具有高功率密度和易擴(kuò)展性，因而受到廣泛關(guān)注。

　　近日，廣東省科學(xué)院化工研究所（以下簡稱省科學(xué)院化工所）科研團(tuán)隊(duì)與廣東工業(yè)大學(xué)合作，通過紫外輻射法制備了一種半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（IPN）的P(AA-AM)/CMC準(zhǔn)固態(tài)凝膠，在酸性及室溫條件下得到具有溫敏性體積相變的P(AA-AM)/CMC/H2SO4離子凝膠電解質(zhì)。并通過制備PANI修飾的碳纖維布（CWF）電極，組裝成“三明治”結(jié)構(gòu)的PANI@CWF電極，在ΔT為20 K時，能量密度達(dá)到了驚人的570 J m-2，比原始水凝膠的能量密度大了近26倍，Pmax/ΔT2值從0.63 mW m-2 K-2提高到11. 31 mW m-2 K-2，實(shí)現(xiàn)了數(shù)量級的提升，驅(qū)動LED燈1個小時以上。

P(AA-AM)/CMC/H2SO4水凝膠熱電材料制備過程、性能測試及應(yīng)用

熱電器件性能表征及對比

　　研究人員通過H+的熱擴(kuò)散效應(yīng)和PANI在電極上氧化還原反應(yīng)的協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)了能量密度和功率密度的巨大提升，是利用PANI在溫度梯度下的冷熱兩端發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，由于電子不能通過凝膠電解質(zhì)傳輸，只能在外電路中轉(zhuǎn)移來實(shí)現(xiàn)熱電性能數(shù)量級的變化，同時通過使用有機(jī)酸（檸檬酸）和無機(jī)酸（鹽酸）替換硫酸驗(yàn)證了該協(xié)同作用的通用性和普適性。同時，通過在熱電轉(zhuǎn)換器件中采用氧化還原電極可獲得高持續(xù)電流及高的能源轉(zhuǎn)換效率，證明了研究方案的可行性，這將進(jìn)一步為該類ITEG的商用化提供新的途徑。

　　相關(guān)研究成果近日發(fā)表于國際著名學(xué)術(shù)期刊Advance Energy Materials（材料科學(xué)，中科院一區(qū)，IF =29.698）。省科學(xué)院化工研究所曾煒研究員和廣東工業(yè)大學(xué)朱東雨副教授為共同通訊作者，省科學(xué)院化工研究所和廣東工業(yè)大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)研究生蔣開祥為第一作者。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、廣東省科學(xué)院建設(shè)國內(nèi)一流研究機(jī)構(gòu)行動專項(xiàng)資金、廣州市基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究等項(xiàng)目資助。

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1002/aenm.202204357

（省科學(xué)院化工所/供稿）