Our official English website, www.x-mol.net, welcomes your
feedback! (Note: you will need to create a separate account there.)
A Multifunctional MXene/PVA Hydrogel as a Continuous Ionic Thermoelectric Generator and a Strain/Temperature Sensor
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2024-11-20 , DOI: 10.1002/smll.202407529 Dezhuang Ji, Baosong Li, Dawei Zhang, Balamurugan Thirumal Raj, Moh'd Rezeq, Wesley Cantwell, Lianxi Zheng
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2024-11-20 , DOI: 10.1002/smll.202407529 Dezhuang Ji, Baosong Li, Dawei Zhang, Balamurugan Thirumal Raj, Moh'd Rezeq, Wesley Cantwell, Lianxi Zheng
This research reports a continuous output ionic thermoelectric (i ‐TE) system based on MXene/PVA (polyvinyl alcohol) hydrogel, by utilizing thermo‐diffusion of Cu2+ and Cl− ions and the redox reaction involving Cu/Cu2+ at the electrode interfaces. The thermopower of the i ‐TE system can be independently tuned to a value of −3.13 mVK−1 by adjusting the ion diffusivity via MXene (Ti3 C2 Tx ). The i ‐TE system demonstrates a rapid response time of less than 100 s, outperforming any other polyelectrolyte‐based system. Crucially, the i ‐TE system achieves continuous current output when equipped with copper electrodes, facilitated by the redox reaction involving Cu/Cu2+ , and maintains stable long‐term outputs across a range of resistances from 1 kΩ to 1 MΩ. A three‐serial‐connected i ‐TE module demonstrates an output voltage of 26 mV with 6 °C temperature difference, confirming the feasibility of creating an array of i ‐TE devices for substantial energy output. Beyond energy harvesting, the MXene/PVA hydrogel serves as multifunctional strain/temperature sensors, capable of detecting mechanical strains via the piezoresistive effect and locating finger contact points via the ionic thermoelectric effect.
中文翻译:
作为连续离子热电发生器和应变/温度传感器的多功能 MXene/PVA 水凝胶
本研究报道了一种基于 MXene/PVA(聚乙烯醇)水凝胶的连续输出离子热电 (i-TE) 系统,该系统利用 Cu2+ 和 Cl− 离子的热扩散以及电极界面处涉及 Cu/Cu2+ 的氧化还原反应。i-TE 系统的热功率可以通过 MXene (Ti3C2Tx) 调节离子扩散率,独立调整到 −3.13 mVK−1 的值。i-TE 系统表现出小于 100 秒的快速响应时间,优于任何其他基于聚电解质的系统。至关重要的是,i-TE 系统在配备铜电极时可实现连续电流输出,这得益于涉及 Cu/Cu2+ 的氧化还原反应,并在 1 kΩ 至 1 MΩ 的电阻范围内保持稳定的长期输出。一个三串联的 i-TE 模块的输出电压为 26 mV,温差为 6 °C,证实了创建一系列 i-TE 器件以实现大量能量输出的可行性。除了能量收集之外,MXene/PVA 水凝胶还可用作多功能应变/温度传感器,能够通过压阻效应检测机械应变,并通过离子热电效应定位手指接触点。
更新日期:2024-11-20
中文翻译:
作为连续离子热电发生器和应变/温度传感器的多功能 MXene/PVA 水凝胶
本研究报道了一种基于 MXene/PVA(聚乙烯醇)水凝胶的连续输出离子热电 (i-TE) 系统,该系统利用 Cu2+ 和 Cl− 离子的热扩散以及电极界面处涉及 Cu/Cu2+ 的氧化还原反应。i-TE 系统的热功率可以通过 MXene (Ti3C2Tx) 调节离子扩散率,独立调整到 −3.13 mVK−1 的值。i-TE 系统表现出小于 100 秒的快速响应时间,优于任何其他基于聚电解质的系统。至关重要的是,i-TE 系统在配备铜电极时可实现连续电流输出,这得益于涉及 Cu/Cu2+ 的氧化还原反应,并在 1 kΩ 至 1 MΩ 的电阻范围内保持稳定的长期输出。一个三串联的 i-TE 模块的输出电压为 26 mV,温差为 6 °C,证实了创建一系列 i-TE 器件以实现大量能量输出的可行性。除了能量收集之外,MXene/PVA 水凝胶还可用作多功能应变/温度传感器,能够通过压阻效应检测机械应变,并通过离子热电效应定位手指接触点。