AEM:基于两性离子聚合物凝胶的完全自愈合电极

各种热源产生的热量不可避免地要浪费掉。热电发电机因其结构简单、工作原理简单等优点，很适合回收此类废热。本文提出了一种基于两性离子(ZI)聚合物的完全自愈离子TEG。通过调整ZI侧链正负部分的位置，可以有效控制离子凝胶中所含自由离子的运动，从而提高teg的功率因数。离子凝胶内部的ZI侧链提供了多个离子相互作用位点，并在室温下具有快速自愈特性。此外，研究了一种由液态金属(LM)、水性聚氨酯(WPU)和聚乙烯醇(PVA)组成的自修复电极，用于完全可愈合的teg。通过自修复过程，将p和n热电凝胶的10个支腿串联起来，有效地提高了总面输出电压。本研究开发的选择性离子增强、完全自愈的离子teg将为高性能离子teg开辟新的领域。

两性离子共聚物基完全自愈热电发电机。a)串联的p-聚合物和n-聚合物teg的照片。b) p-聚合物和n-聚合物选择性离子增强体系示意图。c)基于[EMI][DCA]的EMI+离子扩散系数。d)基于[EMI][TFSI]的TFSI离子扩散系数。e)含有[EMI][DCA]的p-聚合物和n-聚合物离子凝胶中的Si。f)含有[EMI][TFSI]的p-聚合物和n-聚合物离子凝胶中的Si。g)环境条件下愈合的p-聚合物和n-聚合物离子凝胶的照片。h)连接到led的自愈电极从损坏中愈合的照片。

lm基压力激活自愈电极的表征。a)拉伸自愈电极照片及电极激活机理示意图。b)电极激活的时间-电阻图。c)自愈电极在不同电极长度(1、3、5、7、10 cm)下的电阻特性。d)自愈电极自愈前后的应变-应力特性，随PVA含量的变化。e)自愈电极损伤愈合后的光学显微图像。f)原始电极和损伤愈合后电极的电阻特性与应变的函数关系。g)自愈电极在10个周期内的应变-应力特性滞回线

p-和n-聚合物TEGs的性能。a) p-聚合物和n-聚合物teg在热电极和冷电极之间工作的示意图。b) p-聚合物TEG的Si、离子电导率和功率因数随相对湿度的变化。c) p-聚合物TEG的输出电压特性取决于热电极和冷电极之间的ΔT。d) n-聚合物TEG的Si、离子电导率和功率因数随相对湿度的变化。e) n-聚合物TEG输出电压特性根据ΔT。(20个温度上升/下降循环(ΔT = 5 K)期间，p-聚合物TEG和g) n-聚合物TEG的输出电压和保持率。h) p-聚合物、n-聚合物和p/n-腿TEG的平均能量密度与外部负载电阻的关系。

可重构离子TEG系统的演示。a) p/n腿串联TEGs的制作示意图。下面一行显示了相应制作步骤的照片。b)根据串联的TEG支腿数量输出电压特性(ΔT = 1 K)，插入图显示了最大输出电压与支腿数量的关系。c)按ΔT串联的10足teg输出电压特性。d) 6个温度上升/下降周期(ΔT 0-1 K)的输出电压特性。在温度周期中，p-聚合物和n-聚合物离子凝胶受到皮肤损伤，然后进行修复。e)完全自愈TEG模块拆装示意图。f)模块化TEG根据TEG支腿数量的输出电压特性.

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.202301133

通讯作者： Hong Chul Moon, Jeong Ho Cho

来源：高分子能源