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东北大学田野团队MTS：吸湿性离子凝胶用于热电发电机性能增强
发布时间：Oct.13.2024
在能源危机和热污染的背景下，迫切需要转向可持续和清洁的能源，尤其是绿色能源发电。热电发电机（TEG）可以在两侧存在温差时直接将低品质热能转化为电能。然而，不良的热管理会导致废热在TEG的冷侧累积，降低发电效率，因此必须在TEG上应用有效的冷却机制。然而大多数传统冷却方法无法同时实现高效率、轻量化组件和低能耗，长期且稳定地提高TEG的性能仍具有挑战性。
近期，东北大学医学与生物信息工程学院田野团队提出了一种策略，通过利用高吸湿性和粘附性离子凝胶（PIG）的可持续蒸发冷却来改善热管理，提高 TEG 的和能。合适的溶胀程度和具有基团相互作用的聚-[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]二甲基-(3-磺丙基)氢氧化铵（PDMAPS）链可防止氯化锂（LiCl）和1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐（[EMIM][Ac]）泄漏，而碳纳米管（CNTs）和MIL-101（Cr）优化了PIG的蒸发冷却。PIGs具有高吸附率（25 °C，90% RH持续12 小时为252.72%）和稳定的吸附-解吸动力学。同时，PIG在TEG上表现出高粘附力（130.89 N m−1）。PIG的蒸发冷却增强了TEG上下表面的温差。在50–80 °C的热源温度下，PIG-TEG的电势增加了三倍，在50 °C下加热1小时后输出功率密度稳定在∼706.25 mW m−2。此外，PIG-TEG可以长时间（超过24小时）保持稳定的输出增强。此外，我们还集成了 PIG-TEG以实现设备的持久供电，并设计了一款可移动的小车模型，它利用废热进行自供电。PIG实现了TEG的热电输出增强，并为清洁能源转换、可穿戴设备和移动电源提供了思路。
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