客观日本

九州大学开发新型热电材料,利用体温即可实现高效率热电转换

2020年10月27日 电子电气

本文根据九州大学研究成果发布资料编译而成

日本九州大学研究生院工学研究院三浦佳子研究室的星野友副教授与君冢信夫研究室的山田铁兵副教授(现为东京大学研究生院理学系研究科教授)等人组成的研究团队,利用温度响应性凝胶颗粒的相变现象,成功开发出了可在接近室温的温度下将1℃的温差最大转换为6.7mV的电位差的热电转换材料。

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新开发的热电转换材料产生电动势的分子机制示意图。利用温度响应性凝胶颗粒的相变引起的电解质pH值变化,改变氧化还原物质醌氢醌(Quinhydrone)的氧化还原平衡电位,成功获得了较大的热电动势。

IoT(物联网)革命将带来一个周围所有的物品和人都能实时交换信息的社会。要实现这样的社会,需要构建各种传感器件都能利用体温、设备废热、地热及太阳能等身边常见的能源自主驱动的系统。另外,能够回收此前废弃的低温废热、将其作为电力等有效利用的系统对于建设可持续发展型社会也至关重要。以前开发过各种各样的热电转换材料,但大多都存在无法在室温左右的小温差下输出较大电位差的问题。

研究团队最近发现,相变温度接近室温的温度响应性凝胶颗粒电解质的pH值在体温这种程度的微小温度变化的影响下也会大大改变。另外,通过将凝胶颗粒相变引起的电解质pH值变化与质子共轭电子转移反应相结合,成功地将小温差转换成了大电位差。利用该材料,可以将接近室温环境下约1℃的温差转换为6~7mV的电位差。

论文信息
题目:Thermocells Driven by Phase Transition of Hydrogel Nanoparticles
期刊:Journal of the American Chemical Society
DOI:10.1021/jacs.0c08600

研究成果发布资料
编译:JST客观日本编辑部

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