一种高能量密度的双网络热电离子-电子导体

张茂，傅强，邓华*

作为热电(TE)家族的一个年轻成员，离子热电(i-TE)技术因其极高的热功率而脱颖而出。然而，由于其热利用的间歇性，导致功率输出较弱，从而限制了其实际应用。为了解决这个问题，将 i-TE 与具有稳定热电转换能力的电子热电(e-TE)材料结合起来是一个有前途的解决方案。为此，我们把互穿网络结构引入离子-电子混合 TE (MIETE)材料的制作方法中。具体来说，我们通过离子聚(2-丙烯酰胺基 -2-甲基 -1-丙磺酸)(PAMPS)在松散结构的聚(3,4-乙烯二氧噻吩) : 聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT: PSS)/锂双(三氟甲烷)磺酰亚胺(LiTFSI)电子导电框架上的原位聚合，创建了一个双网络 MIETE 热电转换器。惰性网络结构的后步构建确保了导电网络的完整性，从而提高了能量密度，改善了电导率(σ)。创新的结构设计有效地融合了热扩散和塞贝克效应，促进了连续发电。所得到的混合 PEDOT: PSS/LiTFSI/PAMPS-LiCl (PLiP)水凝胶表现出卓越的 TE 性能，显示出7.86 mV K-1的热功率和33.3 mS cm-1的电导率。值得注意的是，PLiP 水凝胶的发电时间超过4小时，展示出高能量密度为93.7 J m-2，超过了其他热扩散原理的 TE 水凝胶。

图1. 结构表征：PLiP凝胶的化学结构及形貌。

图2. 性能表征：PLiP凝胶的塞贝克系数、离子和电子电导率。

图3. 热电发电性能及应用测试。

相关成果以“A double network facilitated ion-electron conductor for thermoelectric harvesting with high energy density”为题发表在《Chemical Engineering Journal》上。文章第一作者是四川大学高分子科学与工程学院博士生张茂，通讯作者为四川大学高分子科学与工程学院邓华教授。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.150307