High‐Performance Quasi‐Solid‐State Thermogalvanic Cells with Metallized Fibril‐Based Textile Electrodes and Structure‐Breaking Salts

材料科学 电解质 氧化还原 电极 电池(电) 氧化剂 电化学 功率密度 电导率 快离子导体 化学工程 氧化物 纳米技术 功率(物理) 有机化学 物理化学 化学 冶金 工程类 物理 量子力学
作者
Jaejin Choi,Jeongmin Mo,Jaemin Jung,Yeongje Jeong,Jinhan Cho,Jaeyoung Jang
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:15 (7) 被引量:2
标识
DOI:10.1002/aenm.202404151
摘要

Abstract Thermogalvanic cells (TGCs) convert heat into electricity through thermoelectrochemical reactions of redox couples, generating a millivolt‐scale Seebeck coefficient. However, TGCs based on liquid electrolytes are prone to leakage, whereas quasi‐solid‐state TGCs (QTCs) using gel‐based electrolytes typically have low power outputs due to slow ion diffusion and limited reaction rates. Herein, we present novel strategies for developing high‐performance all‐flexible QTCs using both metallized fibril‐based textile electrodes with extremely large surface area, (specifically Ni textiles), and structure‐breaking salts for hydrogel electrolytes. The electrodes are oxidized to create Ni and Ni oxide heterostructures, forming numerous O vacancy defects that enhance redox reactions. Meanwhile, the structure‐breaking salts facilitate redox reactions and improve ion diffusion by disrupting water structures in the hydrogel electrolyte. These advancements significantly enhance the performance of the QTCs without the need for precious‐metal electrodes, achieving a remarkable maximum power density of 4.05 mW m −2 K −2 and a record‐high effective cell conductivity of 17.3 S m −1 , compared to previously reported QTCs. Finally, the proposed QTCs can generate a stable open‐circuit voltage and output power for wearable applications owing to the flexibility of the electrodes and electrolyte, achieving successful electronic device operation using body heat from the forearm (Δ T ≈ 2 K).
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