一种隔膜添加的热电转换与能量存储一体化器件
本发明开发了一种隔膜添加实现热电转换与能量存储协同工作一体化器件的构筑，具体属于新能源电池领域。
背景技术：
1、热电转换可实现温差和电势的直接转换，在精确测温、控温和发电领域具有广阔的应用前景。然而，目前研究较多的电子型热电材料存在诸多不足，如具有塞贝克系数小(100-200μv k-1)、热电转化效率低(商业化应用bi2te3转化效率不到10％)、成本高昂以及材料中含有有毒或稀有元素等缺陷。近年来，新兴的离子热电材料则展现出了显著的优势，其塞贝克系数可达mv k-1，相较于常规电子型热电材料高出两个数量级，为直接实现热-电转换提供了另一种廉价，灵活且可扩展的途径。
2、然而，传统的热电转换技术只能实现单一的热能-电能的转换，这种转换过程具有瞬时效应，必须在持续的温差条件下才能维持正常工作，因而极易受到外界环境的限制与干扰。如果要实现热能-电能的转换与存储，必须外接储能器件。但这种由能量转换模块与能量存储模块两部分组成的分离式装置热充电响应较慢，且界面电阻会导致额外的能量损失，进而降低整体能量转换效率。因此，亟需发展兼具高性能热电转换和电化学存储的一体化器件，以解决单一热离子器件受环境干扰大、转换效率低的问题。
技术实现思路
1、针对上述问题，本发明技术的主要目的是开发出基于热电转换与能量存储协同工作的一体化器件。该器件主要构成包括含有氧化还原电对的电解液、正负极材料和隔膜，而实现一体化功能的关键在于隔膜的引入。
2、为了实现上述目的，本发明首先提供了一种隔膜添加的热电转换与能量存储一体化器件，该器件包括：冷端电极、热端电极、电解液、隔膜，所述所述冷端电极与热端电极之间为电解液，电解液中包括氧化还原电对；所述隔膜位于电解液中，用于隔离冷端电极和热端电极，所述隔膜的材料为聚丙烯薄膜、陶瓷-聚丙烯薄膜或纤维素隔膜。
3、进一步的，所述a组分包括p型电对和n型电对，p型电对包括[fe(cn)6]4-/[fe(cn)6]3-，[febr4]2-/[febr4]-，[fecl4]2-/[fecl4]-；n型电对包括[co(bpy)3]3+/[co(bpy)3]2+，fe3+/fe2+，zn2+/zn，cu2+/cu和i-/i3-。
4、进一步的，所述冷端电极和热端电极的材料为石墨烯、碳纳米管、铜、镍、pani、ppy、pedot。
5、进一步地，所述的一体化器件由上述含有氧化还原的电解液、电极材料以及隔膜作为主要组成，采用亚克力板、聚酯板、聚碳酸酯板等作为框架材料，结合3m双面胶进行连接封装。
6、本发明基于隔膜的添加，构造了热电转换与能量存储协同工作一体化器件。该种方式能对低级废热实现最大功能利用，避免了采取分布式结构，能量转换效率低以及热扩散效应电化学性能低下的问题。为新一代新能源器件的开发和利用提供了切实可行的方案。
技术特征：
1.一种隔膜添加的热电转换与能量存储一体化器件，该器件包括：冷端电极、热端电极、电解液、隔膜，所述所述冷端电极与热端电极之间为电解液，电解液中包括氧化还原电对；所述隔膜位于电解液中，用于隔离冷端电极和热端电极，所述隔膜的材料为聚丙烯薄膜、陶瓷-聚丙烯薄膜或纤维素隔膜。
2.如权利要求1所述的一种隔膜添加的热电转换与能量存储一体化器件，其特征在于，所述a组分包括p型电对和n型电对，p型电对包括[fe(cn)6]4-/[fe(cn)6]3-，[febr4]2-/[febr4]-，[fecl4]2-/[fecl4]-；n型电对包括[co(bpy)3]3+/[co(bpy)3]2+，fe3+/fe2+，zn2+/zn，cu2+/cu和i-/i3-。
3.如权利要求1所述的一种隔膜添加的热电转换与能量存储一体化器件，其特征在于，所述冷端电极和热端电极的材料为石墨烯、碳纳米管、铜、镍、pani、ppy、pedot。
4.如权利要求1所述的一种隔膜添加的热电转换与能量存储一体化器件，其特征在于，所述的一体化器件由上述含有氧化还原的电解液、电极材料以及隔膜作为主要组成，采用亚克力板、聚酯板、聚碳酸酯板等作为框架材料，结合3m双面胶进行连接封装。
技术总结
该发明公开了一种隔膜添加的热电转换与能量存储一体化器件，属于新能源电池领域。本发明技术的主要目的是开发出基于热电转换与能量存储协同工作的一体化器件。该器件主要构成包括含有氧化还原电对的电解液、正负极材料和隔膜，而实现一体化功能的关键在于隔膜的引入。本发明基于隔膜的添加，构造了热电转换与能量存储协同工作一体化器件。该种方式能对低级废热实现最大功能利用，避免了采取分布式结构，能量转换效率低以及热扩散效应电化学性能低下的问题。为新一代新能源器件的开发和利用提供了切实可行的方案。
技术研发人员：姜晶,何欣芮,牛夷,王超
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23