蘇州納米所構(gòu)建熱傳導(dǎo)增強(qiáng)型柔性水伏發(fā)電系統(tǒng)_新能源技術(shù)_新能源網(wǎng)
文章來源：新能源網(wǎng) 更新時(shí)間：2022-03-09 16:43:56
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利用蒸發(fā)驅(qū)動(dòng)水流經(jīng)過功能化納米通道，在固-液界面相互作用下將環(huán)境熱能轉(zhuǎn)化為電能的水伏效應(yīng)是近年來新興的綠色環(huán)境能源捕獲技術(shù)。由于蒸發(fā)的自發(fā)性和地理環(huán)境約束小等特性，水伏發(fā)電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)長時(shí)間、持續(xù)的產(chǎn)能，因此在用于自驅(qū)動(dòng)傳感、可穿戴電子器件能源供給等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，對于水伏發(fā)電器件的研究大都聚焦于通過納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或表面功能化處理來提升產(chǎn)電性能，然而，環(huán)境中緩慢的水分子蒸發(fā)速度（驅(qū)動(dòng)力小）是限制水伏器件產(chǎn)電效率的瓶頸。
中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所研究員張珽團(tuán)隊(duì)在對濕氣驅(qū)動(dòng)的自供能柔性可穿戴傳感系統(tǒng)、用于柔性傳感器件能源供給的水伏發(fā)電機(jī)以及可利用汗液發(fā)電的水伏發(fā)電機(jī)研究的基礎(chǔ)上，將柔性離子熱電(i-TE)明膠材料與多孔Al2O3水伏發(fā)電機(jī)結(jié)合，利用它們的協(xié)同作用構(gòu)建了一種熱傳導(dǎo)增強(qiáng)型柔性水伏發(fā)電系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，i-TE材料可有效改善水伏發(fā)電機(jī)與環(huán)境之間的熱傳導(dǎo)。同時(shí)，水蒸發(fā)消耗熱量提供了可靠的溫度梯度，這為熱電模塊提供穩(wěn)定的溫差用于產(chǎn)能。此外，該系統(tǒng)可以利用光熱轉(zhuǎn)換提升水伏發(fā)電機(jī)的溫度，將輸出電壓提升至6.4V。
該工作從熱能捕獲和能量傳導(dǎo)的角度為打破環(huán)境桎梏提升水伏發(fā)電機(jī)性能以及設(shè)計(jì)柔性可穿戴自供能系統(tǒng)提供了新策略。相關(guān)研究成果以Enhancing hydrovoltaic power generation through heat conduction effects為題發(fā)表在Nature communications上。
圖1 熱傳導(dǎo)增強(qiáng)型柔性水伏發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)和機(jī)理示意圖
圖2 基于多孔d-Al2O3柔性水伏模塊的產(chǎn)電性能
圖3 基于i-TE離子明膠的柔性熱電模塊的組成及產(chǎn)電性能
圖4 熱傳導(dǎo)增強(qiáng)型柔性水伏發(fā)電機(jī)性能驗(yàn)證
圖5 熱傳導(dǎo)增強(qiáng)型柔性水伏發(fā)電機(jī)用于可穿戴傳感器件能源供給
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