Regulation of thermal migration channel in cellulose hydrogel to enhance thermopower

塞贝克系数 热电效应 材料科学 离子键合 纤维素 化学工程 离子 纳米技术 化学物理 化学 复合材料 热导率 热力学 有机化学 物理 工程类
作者
Xinyuan Cheng,Yang Hu,Pan Chen,Haisong Qi,Ang Lu
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:498: 155161-155161
标识
DOI:10.1016/j.cej.2024.155161
摘要

Ionic thermoelectric material is gaining increasing attention, and many attempts have been devoted to obtain huge ionic thermopower, which remains a big challenge. Herein, the idea of "ion thermal migration channel" was propose, and a high ionic thermopower was achieved by regulating the thermal migration channel in cellulose hydrogel system. It is found that the channels size as well as the channel-ion interaction played dominant roles. Initially, the channel size in cellulose/KCl hydrogel were optimized to enlarge the channel-Cl− interactions via counter-ion condensation effect, which improved the thermopower from 2.45 mV·K−1 to 8.13 mV·K−1. Then, sodium alginate as polyanion was doped and multi-valance ion cross-linking was carried out, to further enhance the channel-Cl− interaction, and a high thermopower of 22.09 mV·K−1 was realized. In addition, the cellulose based ionic thermoelectric hydrogel displayed viable basis for energy harvesting and temperature sensing as wearable flexible devices. The present work not only provides a systematic strategy for the thermopower regulation, but also supplies an applicable approach for the preparation of sustainable thermoelectric materials with biomass resources, demonstrating great potential in sustainability and green energy.
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