一种热电转换材料、热电转换器件及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115895158A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211472055.3C08K5/1515(2006.01)(22)申请日2022.11.23C08K3/30(2006.01)C08J7/00(2006.01)(71)申请人广东省科学院化工研究所C08F220/06(2006.01)地址510665广东省广州市天河区车陂西C08F220/56(2006.01)路318号C08F222/38(2006.01)(72)发明人曾炜蒋开祥H10N10/856(2023.01)(74)专利代理机构广州嘉权专利商标事务所有H02N11/00(2006.01)限公司44205专利代理师林德强(51)Int.Cl.C08L33/02(2006.01)C08L33/26(2006.01)C08L1/28(2006.01)C08J3/24(2006.01)C08J3/075(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图5页(54)发明名称一种热电转换材料、热电转换器件及其制备方法和应用(57)摘要本发明属于热电转换技术领域，具体涉及一种热电转换材料、热电转换器件及其制备方法和应用。本发明的热电转换材料包括双网络水凝胶和导电离子，所述导电离子分散在双网络水凝胶中；所述双网络水凝胶的第一网络结构由不饱和羧酸类单体、丙烯酰胺类单体共聚交联得到，第二网络结构由羧甲基纤维素交联得到。本发明提供的热电转换材料为离子双网络水凝胶，具有温敏性和高塞贝克系数，热电转化效率高；与聚苯胺/碳布电极组装得到的热电转换器件储能性能优异，比面积电容最高可达750mF/cm2，且1小时的能量密度输出高达88J/m2，在物联网、传感器功能和可穿戴电子等领域具有很好的应用前景。CN115895158ACN115895158A权利要求书1/1页1.一种热电转换材料，其特征在于，所述热电转换材料包括双网络水凝胶和导电离子，所述导电离子分散在双网络水凝胶中；所述双网络水凝胶的第一网络结构由不饱和羧酸类单体、丙烯酰胺类单体共聚交联得到，第二网络结构由羧甲基纤维素交联得到。2.根据权利要求1所述的热电转换材料，其特征在于，所述不饱和羧酸类单体与丙烯酰胺类单体的质量比为0.8～1.5：1。3.根据权利要求1所述的热电转换材料，其特征在于，所述不饱和羧酸类单体与羧甲基纤维素的质量比为10～60：1。4.根据权利要求1所述的热电转换材料，其特征在于，所述导电离子包括氢离子、金属离子中的至少一种。5.权利要求1‑4任一项所述的热电转换材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，将不饱和羧酸类单体、丙烯酰胺类单体、羧甲基纤维素混合，固化得到双网络水凝胶；S2，将所述双网络水凝胶浸泡在导电离子溶液中，得到所述热电转换材料。6.根据权利要求5所述的热电转换材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中还加入了N,N′‑亚甲基双丙烯酰胺、环氧氯丙烷中的至少一种。7.一种热电转换器件，其特征在于，所述热电转换器件包括权利要求1‑4所述的热电转换材料。8.根据权利要求7的热电转换器件，其特征在于，所述热电转换器件还包括聚苯胺/碳布电极；所述热电转换材料设置于所述聚苯胺/碳布电极之间。9.根据权利要求8的热电转换器件，其特征在于，所述聚苯胺/碳布电极由包括如下步骤的制备方法制备得到：采用循环伏安法，将碳布浸入苯胺电解液中，控制三电极体系电压范围‑0.5～1.5V，以30～70mV/s的扫描速度，扫描20～60圈，得到所述聚苯胺/碳布电极。10.权利要求1‑4任一项所述的热电转换材料或权利要求7‑9任一项所述的热电转换器件在物联网领域、传感领域或可穿戴领域中的应用。2CN115895158A说明书1/7页一种热电转换材料、热电转换器件及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于热电转换技术领域，具体涉及一种热电转换材料、热电转换器件及其制备方法和应用。背景技术[0002]目前，由于不可再生化石燃料的枯竭，能源的利用与环境的保护受到极大挑战，来自人体以及工业生产的低等级热能(小于140℃)受到极大关注，收集并使用这些低等级热能，这对能源的转换与储存发展提供新方向。而利用热电效应是一种有效的方法，它可以为柔性电子设备提供电源，传统的热电发电机和超级电容器虽然可以实现能源的转换与储存，但是随着多种自供能设备的发展，功能单一化的能源器件难以同时实现能源的转换与存储。因此，构建一种集能源转换与储存为一体的能源设备具有重要意义。[0003]现有技术专利CN111564316A公开了一种凝胶电极和全凝胶态离子热电超级电容器，最大体积比电容可达983.6mF/cm3，最大塞贝克系数仅为3.6mV/K，热电转换性能较差。现有的热电器件的热