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。
图1. PIG的制备和表征
图2. 测定最佳的LiCl溶液浓度
图3. PIG的吸附和解吸性能
图4. PIG的粘附性能
图5. PIG提高TEG热电性能的原理示意图
图6. PIG用于提高TEG热电性能
该研究工作以“Hygroscopic ionogel for enhanced thermoelectric generation performance”为题发表在国际学术期刊《Materials Today Sustainability》(影响因子7.1,文章DOI:10.1016/j.mtsust.2024.100976)。东北大学医工学院硕士研究生韩艺轩为论文第一作者,东北大学医工学院田野副教授为论文通讯作者。