Thermogalvanic hydrogel electrolyte for harvesting biothermal energy enabled by a novel redox couple of SO4/32- ions

材料科学 氧化还原 电解质 热电效应 自愈水凝胶 纳米技术 离子电导率 塞贝克系数 化学工程 电极 复合材料 高分子化学 热导率 物理化学 冶金 化学 物理 工程类 热力学
作者
Chaohui Tian,Chenhui Bai,Tao Wang,Zhifeng Yan,Zhiyi Zhang,Kai Zhuo,Hulin Zhang
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier BV]
卷期号:106: 108077-108077 被引量:52
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2022.108077
摘要

Thermoelectric hydrogels can be used as energy conversion devices to convert low-grade heat into practical electricity for sustainable energy supply. However, current redox couple-based thermogalvanic gel electrolytes contain toxic metal elements, limiting their non-toxic and environmentally sustainable development. Here, a stretchable, flexible gel thermoelectric device is created by introducing a novel non-toxic redox couple of SO42-/SO32- for the first time, which exhibits a high Seebeck coefficient (Se) of 1.63 mV K−1 at the optimal redox couple concentration of 0.1 M. The tensile/compressive stress and deformation at break of the hydrogel electrolyte achieves a superior index due to the hybrid structure formed between PEDOT: PSS and SO42-/SO32- ion-promoted crosslinking PVA network. By subtly doping additional electrolyte ions, the gel affords a favorable ionic conductivity and thermoelectric performance. Furthermore, this PVA-SO4/32- hydrogel shows the capacity of harvesting biothermal energy for operating small electronics at body temperature. This work breaks with conventional redox couples and represents a step towards green sustainable self-powered wearables using a new redox couple with a favorable thermoelectric performance.
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