韩国首尔大学《ACS AEM》：增强稳定性结构的石墨烯气凝胶，用于热能收集

成果简介

本文，韩国首尔大学Chengbin Yu等研究人员在《ACS Appl. Energy Mater》期刊发表名为“Enhancement of Structural Stability of Graphene Aerogel for Thermal Energy Harvesting”的论文，研究合成了一种具有高机械性能的改性石墨烯气凝胶。结构稳定性是石墨烯气凝胶的一个普遍问题。氧化石墨烯（GO）通过高锰酸钾（KMnO4）的氧化在表面提供官能团。利用半胱胺蒸气法成功地交联了石墨烯气凝胶的内部结构。交联石墨烯/半胱胺气凝胶（GCA）的强度足以降低相变材料（PCM）渗透过程中的体积收缩。

此外，GCA可以将一些额外的纯PCM放入内部空间，而不会造成任何结构损坏。考虑到在外部环境中的应用，采用了太阳光，GCA 支持的 PCM 复合材料可以很容易地吸收各种强度的太阳光来传递热能。PCM复合结构的PN结热电发电机（PN TEG）可以根据开/关过程产生电能，其中热电能量收集效率分别为67.92和41.72％。为了证明实验结果，使用了有限数值计算方法。

图文导读

图1.石墨烯气凝胶及其在热电能量收集系统中的应用。

图2、交联石墨烯/半胱胺气凝胶制备流程

图3. 交联石墨烯/半胱胺气凝胶的应力应变测试

图4. (a) 纯 PEG 和 PEG/GCA，以及 (b) 纯 1-TD 和 1-TD/GCA 的温度变化。(c) 熔化过程和 (d) 自然冷却过程中不同光强下的电流；(e) 不同光强下的峰面积比。

图5. (a) 开灯过程和 (b) 关灯过程的温度曲线。(c) 开灯过程和 (d) 关灯过程的温差。在（e）点亮过程和（f）起燃过程中模拟结果与实验峰值的组合。(g) 开灯/关灯的收获效率。

小结

PN TEG模型成功应用于太阳能收集系统，并在光-电能量收集系统中显示出巨大的应用潜力。

https://doi.org/10.1021/acsaem.1c02390