制备高性能PEDOT基热电发电机材料

热电发电机(Thermoelectric generator, TEG)是一种可持续的、环保的能源,它可以通过众所周知的塞贝克效应将热流(如废能)直接转化为电能。在过去的几十年里,高性能TE材料的发展引起了广泛的关注,人们认为这有助于缓解全球能源困境的挑战。

 
聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)是一种掺杂绝缘PSS的导电PEDOT配合物。与其他聚合物相比,它在外界环境下显著稳的定性和相对较高的导电性,以及生物相容性和环境良性的水性湿涂覆能力引起广泛关注。
 

以往,研究者通过优化聚合、二次掺杂和后处理等不同的方法来研究PEDOT:PSS的结构和形态,以了解其固有的传输机制。利用酸、盐、表面活性剂和有机溶剂作为掺杂剂,进行预处理或后处理,使导电性提高了三倍。电导率增强的原因是由于更有序的PEDOT微观结构和最小化的绝缘PSS组分含量的耦合作用。

 

然而,这些后处理方案步骤繁琐,可能为PEDOT基TE的大规模生产和应用带来障碍。所以,某研究团队择了四种具有相同1-乙基-3-甲基咪唑(EMIM)阳离子但不同氰基阴离子的ILs (SCN、DCA、TCM、TCB),制备了一系列无需后处理的PEDOT:PSS/IL杂化材料。PEDOT的TEG在经过1000次弯曲循环后,仍然保持了约96.0%的原始σ和96.4%的原始S的TE性能。PEDOT:PSS/IL混合材料的导电网络表现出良好的环境和机械稳定性,使柔性TE发电机的制造成为可能。
2024年10月16日 15:43
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