Highly integrated fiber-shaped thermoelectric generators with radially heterogeneous interlayers

材料科学 热电效应 纤维 光电子学 热电发电机 电压 制作 电流密度 图层(电子) 复合材料 电气工程 工程类 病理 物理 替代医学 热力学 医学 量子力学
作者
Kun Wang,Chengyi Hou,Qinghong Zhang,Yaogang Li,Hongzhi Wang
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier BV]
卷期号:95: 107055-107055 被引量:17
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2022.107055
摘要

The construction of high-density thermoelectric (TE) pairs on small TE devices to improve the utilization of thermal energy has garnered extensive attention. The fabrication of high-density TE pairs in fiber-shaped TE devices with curved surfaces remains challenging. Herein, we report a flexible scrolled TE module with interlayers of radial heterojunction that possesses high-density p-n junctions, accomplished by rolling a patterned carbon nanotube film (active material layer) and a cellulose acetate nanofiber membrane (insulation). This module achieves high integration of ~3.32 mm3 per TE pair and a high output voltage density of ~65.4 mV/cm2 at a temperature difference of 41 K when the length of the scrolled module is 2 cm. Furthermore, a fiber-shaped TE device is designed by interconnecting the scrolled modules. The design of p-n junctions in the axial and radial directions of the fiber-shaped device is realized, and an open-circuit voltage (Voc) density of 0.176 mV/(cm·K) is achieved. In addition, the fiber-shaped TE device can be woven with commercial yarns to construct TE fabric for harvesting the thermal energy of the human body through alternating scrolled modules. This indicates its potential application for the harvesting of wearable energy.
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