[发明专利]一种全固态柔性热电转换装置的制备方法

说明书

一种全固态柔性热电转换装置的制备方法，涉及热能回收和转换领域，包括纳米多孔电极，先通过导电银浆将纳米多孔电极粘结在集流体上，然后将配置好的含聚乙烯醇和氯化钾的混合溶液浇注在纳米多孔电极上，待混合溶液渗透后，进行交联固化，成为固态电解质，然后在固态电解质表面固定一片集流体，再将导线和集流体连接，然后放入模具中，倒入配比好的硅橡胶封装材料进行固化。本发明所有组成部分均为柔性可弯曲材料，整体装置最终表现出柔性，在实际应用当中，不用考虑组分泄露等问题，安全系数高；适用于多种具有曲率表面的热源，可对低品位余热能进行回收和转换，为能量的二次利用提供了新的思路；同时本身柔软、质轻，方便安装、携带、搬运。

技术领域

本发明涉及热能回收和转换领域，以及柔性热电转换装置的设计制作，具体涉及一种全固态柔性热电转换装置的制备方法。

背景技术

日常生活中、工业中、科学技术中、自然现象中，热能可以说是无处不在，而且热能的存在多种多样，燃料燃烧、高压蒸汽所含的热能属于高品位热能，可以直接用来转换成电能或者动能，然而低品位热能，作为生活中随处可见的能量，空气中的热量、海水中的热量、大地中的热量，工厂生产过程中产生的大量的余热、废热，以及汽车尾气排放的热量等等都是低品位热能，因为能量品质低，一般不被人们重视，利用难度较大。

而且，对于低品位热能，目前的研究热点主要集中在半导体材料上，但是半导体的制作材料和工艺比较复杂，需要掺杂和切割，要求纯度高的时候还需要清洗和提纯，如果要求性能的话，可能要掺杂更多种类的元素，这样工艺更加复杂，增加成本。而且半导体热电材料的转换效率其实在200℃甚至更高温度以上才能达到比较高的水平，再者，半导体温差发电片的热电系数一般比较都低，通常在1500μV/℃以下。另外，半导体温差发电片的组成材料都属于固体材料，基本上只能适用于表面非常平的热源，并且半导体温差发电片有冷热端之分，必须严格对应防止其位置，否则无法进行热电转换。

近年来在能量转换方面，有人研究用纳米多孔材料进行热电转换，热电系数普遍高于半导体温差发电片，但这些研究和材料普遍不能做到柔性可拉伸的要求，而且无论是离子液体还是无机盐电解质溶液基本都无法避免液体泄漏的问题，装置也很难做到柔性。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供一种全固态柔性热电转换装置的制备方法，将电解质溶液做成全固态电解质，然后整体用软材料硅橡胶密封，对于低品位热能进行回收和转化，并可将其以电能形式输出，存储起来可以进一步利用。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：步骤为：

（a）：先通过导电银浆将纳米多孔电极粘结在一片集流体上，其中，纳米多孔电极采用碳布电极；

（b）：将氯化钾溶液加热后缓慢加入聚乙烯醇颗粒，通过磁力加热搅拌器搅拌直到聚乙烯醇全部溶解，待聚乙烯醇完全溶解后冷却至室温，其中，聚乙烯醇与氯化钾溶液中水的质量比为0.8～1.2:10，氯化钾溶液浓度为0.01～0.1mol/L；

（c）：在纳米多孔电极和集流体之间的导电银浆晾干之后，再将步骤（b）中冷却后含聚乙烯醇和氯化钾的混合溶液倒入纳米多孔电极表面，直到完全覆盖，待纳米多孔电极充分吸收混合溶液之后，重复冷冻和解冻，即可实现与含聚乙烯醇和氯化钾的混合溶液的交联，形成柔性的固态电解质；

（d）：将另一片集流体放在步骤（c）中的固态电解质表面，再次倒入含聚乙烯醇和氯化钾的混合溶液将部分集流体覆盖，交联固化后，将纳米多孔电极端、固态电解质端的集流体分别接出导线，再整体放入拥有空间的模具中，倒入配置好的硅橡胶封装材料，之后进行固化；

（e）：所有组件封装好之后，将该装置和一相同装置分别与热源和室温接触，连接二者固态电解质中的集流体，将纳米多孔电极端中的集流体作为输出端，当热源温度高于室温时，即可输出电压。