一、 研究介绍

近日，四川大学机械工程学院王竹卿教授团队在热电发电机领域取得了重要进展，提出了一种具有结构优化的柔性热电发电机(FTEG)，提高热电转化效率，用于收集人体废热以供便携式电子设备使用。相关研究成果以题为“Optimized Design and Performance Evaluation of a Flexible Thermoelectric Generator for Low-Thermal Heat Waste Energy Harvesting”的论文，发表在期刊《Applied Thermal Engineering》上（川大C刊，IF=6.1）。论文的第一作者为黄玉波，通讯作者为王竹卿教授。

图1 优化结构的FTEG结构以及特性简介图

二、 研究内容

柔性热电发电机在人体废热收集领域具有重要意义。然而，目前的FTEG的热电转换效率较低，本研究针对这一问题，提出了以下关键改进：

1. 采用聚酰亚胺（PI）薄膜基底，提高FTEG的柔韧性。

2. 采用柔性高热导率硅-氮化铝复合层，以增强冷侧的热传导。

3. 本研究还介绍了一种充电状态（SOC）预测方法，用于监控电池充电过程。

在室温（23℃）下，FTEG通过人体热量转换实现了35毫伏的开路电压和110.2微瓦的峰值功率输出。而且，在50K的温度梯度下，FTEG产生了173毫伏的开路电压，4.5毫瓦的功率输出，以及在2欧姆负载电阻下127微瓦/平方厘米的功率密度。

图2 不同温差下的开路电压

图3 FTEG为电子手表供电并点亮LED灯

图4 不同充电方法比较

三、 结论和展望

这项研究致力于制造一个优化的FTEG。通过实验进一步证实了FTEG的实用性，展示了其为可穿戴电子设备如手表供电和点亮LED灯的能力。尽管如此，研究也承认存在一些局限性。需要改进FTEG的集成和柔韧性，以及推进自供能传感系统的发展。这些领域将成为未来研究工作的重点。