混合离子电子导电水凝与碳氧化碳纳米管用于高性能可穿戴热电收割机
Chia-Yu Lee1, Yen-Ting Lin1, Shao-Huan Hong2
1Department of Materials Science and Engineering, National Taiwan University, Taipei 10617, Taiwan.
ACS applied materials & interfaces
|November 20, 2023
概括
研究人员开发了用于热电发电机 (TEG) 的先进混合离子电子导电 (MIEC) 水凝. 这些新材料具有高离子导电性和Seebeck系数,为高效的可穿戴热电器件铺平了道路.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 收集能源 收集能源
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 混合离子电子导体 (MIEC) 材料对于高效的热电发电机 (TEG) 来说至关重要.
- 现有的纯离子导电型 TE 材料在电荷载体运输方面存在局限性.
- MIEC材料提供增强的离子导电性和离子Seebeck系数,以提高TEG性能.
研究的目的:
- 为先进的热电应用制造MIEC新型水凝.
- 研究碳纳米管和聚氨在增强水凝特性中的作用.
- 为了证明这些水凝在可穿戴热电设备中的潜力.
主要方法:
- 通过化学交联聚烯胺 (PAAM) 和聚多巴胺 (PDA) 来制造MIEC水凝.
- 加入碳氧化碳纳米管 (CNT-COOH) 和聚氨 (PANI) 在现场聚合,以提高电气性能.
- 使用X射线光电谱和设备测试对离子导电率,离子Seebeck系数和功率因子进行表征.
主要成果:
- 优化的PAAM/PDA/CNT-COOH/PANI水凝实现了175.3mS cm-1的离子导电率和18.6mV K-1.1的离子Seebeck系数.
- 获得了令人印象深刻的6.06mW m-1 K-2的离子功率系数 (PF) 和2.65的离子功率系数 (ZT).
- 一个可穿戴模块显示了171.4mW m-2的高功率密度,突出了实际应用的潜力.
结论:
- 开发的MIEC水凝代表了凝状态有机热电材料的重大进步.
- CNT-COOH和PANI的协同作用促进了优越的电荷传输特性.
- 这些水凝在可穿戴设备中制造高效的TEG方面显示出相当大的前景,用于废热采集.
