可滚动的冷温度单片热电发电机,采用通过兴奋剂调制实现的高性能CNT片制造
Zihan Zhu1, Kuncai Li1, Xin Hao2
1Frontier Institute of Science and Technology, Xi'an Jiaotong University, Xi'an, 710054, China.
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
|October 21, 2025
概括
碳纳米管 (CNT) 薄膜通过优化兴奋剂来实现热电发生器 (TEG) 的高功率系数. 可滚动的TEG在寒冷环境中表现出强大的性能,可实现高效的能量回收.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 能源科学 能源科学
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 热电发电机 (TEG) 提供固态热电转换,非常适合寒冷的环境.
- 低温TEG面临的挑战包括功率因子降解和热膨胀不匹配的接口问题.
- 碳纳米管 (CNT) 薄膜为热电应用提供了一个有希望的替代方案.
研究的目的:
- 为了提高碳纳米管 (CNT) 薄膜的功率系数 (PF),用于冷热电发电机.
- 通过开发灵活和结构完整的设备来解决TEG的接口故障.
- 在寒冷的环境中展示基于CNT的TEG的实际应用.
主要方法:
- 在CNT薄膜中通过化处理优化硫酸 (CSA) 兴奋剂水平.
- 使用光谱分析对兴奋剂过程的描述,并将其与伪二次运动模型相匹配.
- 制造单片可卷TEG,以减轻界面应力并确保灵活性.
主要成果:
- 在CNT片中在室温下达到10.5mW m-1 K-2的高功率系数.
- 在100-298K的温度范围内,PF的变化仅为20%,超过了许多无机材料的性能.
- 在低温热循环下,制造的可滚动TEG保持了结构完整性和灵活性.
- 成功地将可滚动的TEG集成到一个微型热电站中.
结论:
- 在CNT薄膜中优化CSA注显著提高了室温下的热电性能.
- 可滚动的TEG设计有效地解决了接口应力问题,使可靠的冷操作成为可能.
- 基于CNT的TEG显示出在寒冷环境中回收能源应用的巨大潜力.
