[實用新型]一種用于低品位熱能回收的熱電轉換材料

有效

• 申請號: 201721248416.0
• 申請日: 2017-09-26
• 公開（公告）號: CN207303141U
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 陳曦;楊哲;鄧曉彬;閆淵
• 申請（專利權）人: 江蘇優納優盛新材料有限公司
• 主分類號: H01L35/24
• 分類號: H01L35/24;H01L35/20;H01L35/12;H01L33/40
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 湯磊

技術領域

本實用新型涉及低品位熱能回收技術，具體涉及一種熱電轉換材料。

背景技術

隨著能源危機不斷加深，溫室效應的影響也越來越大，全球范圍內提倡綠色能源和可持續發展，各國政府大力支持一級能源的有效利用，而現在也越來越關注二級能源的大量捕獲，熱電轉換結構就是一個能將低品位熱能轉換成電能的一種新型能量捕獲結構。

近百年來，人們對于化石燃料的過度開發利用，以及較低的利用效率，導致大氣中的二氧化碳含量增高，溫室效應的影響急劇上升，因此必須從源頭出發，一方面提高一級能源，如煤炭、石油的利用率，另一方面對二級能源甚至多級能源，例如發電廠冷卻水散發的熱能、汽車尾氣所攜帶的熱能，甚至人體所散發的熱能，進行回收再利用。從而不僅有效緩解化石能源的開采使用壓力，也一定程度上延緩了溫室效應的加劇，對于能源日趨緊張的形勢，和人類社會的可持續發展，分別有重要的緩解和促進意義。

實用新型內容

實用新型目的：針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種能將低品位熱能轉換成電能的熱電轉換結構。

技術方案：一種用于低品位熱能回收的熱電轉換材料，包括PVDF薄膜層、導電金屬顆粒層、石墨烯層，所述PVDF薄膜層一側依次附著所述導電金屬顆粒層、所述石墨烯層，所述PVDF薄膜層的另一側相同。

最佳的，所述導電金屬顆粒層通過真空蒸鍍或絲網印刷附著在所述PVDF薄膜層上。

最佳的，所述石墨烯層是將由石墨粉氧化成的氧化石墨烯通過電沉積附著在所述導電金屬顆粒層上的。

最佳的，上述石墨粉為325目。

PVDF薄膜層與石墨烯層的厚度設置為以下三種：第一種，所述PVDF薄膜層的厚度為28μm，所述石墨烯層的厚度為25μm；第二種，所述PVDF薄膜層的厚度為52μm，所述石墨烯層的厚度為50μm；第三種，所述PVDF薄膜層的厚度為100μm，所述石墨烯層的厚度為100μm。

最佳的，所述PVDF薄膜層是以PVDF粉末溶解于N,N二甲基吡咯烷酮加熱，用溶液流延法制備成膜后，再進行拉伸預處理，并通過熱極化法進行極化后得到的可作為鐵電材料的薄膜。

進一步的，還包括外接電路，所述外接電路從所述PVDF薄膜層上下的所述導電金屬顆粒層分別引出電流而形成。

進一步的，所述基于PVDF薄膜的熱電轉換材料使用的熱源溫度條件為－40℃～120℃。

有益效果：與現有技術相比，本實用新型的優點是：將PVDF薄膜層作為熱電轉換的主體材料，在基底上添加了輔助導電金屬顆粒層和石墨烯層，該結構具有良好的彎曲變形性能，為柔性熱電電池的產生也提供了良好的電極材料；石墨烯材料為熱能的吸收起到了極大的促進作用，大大提高了熱能的吸收速度，和熱電轉換效率。

附圖說明

圖1為本實用新型層狀結構剖視圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本實用新型。

一種用于低品位熱能回收的熱電轉換材料，如附圖1所示，為層狀結構，包括PVDF薄膜層1、導電金屬顆粒層2、石墨烯層3，在PVDF薄膜層1兩側面分別附著一層導電金屬顆粒層2，在兩側的導電金屬顆粒層2上分別再附著一層石墨烯層3，形成石墨烯層-導電金屬顆粒層-PVDF薄膜層-導電金屬顆粒層-石墨烯層的五層層狀結構。

石墨烯層是以325目石墨粉，先氧化成為氧化石墨烯，后通過電沉積的方式附著在導電金屬顆粒層上，用于吸收熱能，濃度為3mg/mL的氧化石墨烯溶液，電沉積時間為12小時、24小時、48小時，對應得到的石墨烯層的厚度分別為25μm、50μm、100μm，不同厚度的石墨烯層對熱能的吸收率不同。

導電金屬顆粒層通過真空蒸鍍或絲網印刷附著在PVDF薄膜層上，應覆蓋PVDF薄膜層的側面，起到匯集電流的作用。

PVDF薄膜層是以PVDF粉末溶解于有機溶劑N,N二甲基吡咯烷酮加熱，用溶液流延法制備成膜后，再在90℃溫度下進行拉伸預處理，并通過90℃、90MV/m電場進行極化后，得到的可作為鐵電材料的薄膜。

PVDF薄膜層與石墨烯層的厚度比大約是1∶1，具體為以下三種：第一種，PVDF薄膜層的厚度為28μm，石墨烯層的厚度為25μm；第二種，PVDF薄膜層的厚度為52μm，石墨烯層的厚度為50μm；第三種，PVDF薄膜層的厚度為100μm，石墨烯層的厚度為100μm。

在PVDF薄膜層1上下的導電金屬顆粒層2分別通過導線5引出電流，形成外接電路4。