一种液态热电池电解液及其制备方法和包含该电解液的热液电池技术

本发明专利技术公开了一种液态热电池电解液及其制备方法和包含该电解液的热液电池，涉及电池技术领域，尤其涉及一种液态热电池电解液，包括铁氰化钾、亚铁氰化钾、盐酸胍和有机物；所述电解液中铁氰化钾的摩尔浓度为0.65

【技术实现步骤摘要】
一种液态热电池电解液及其制备方法和包含该电解液的热液电池


[0001]本专利技术涉及电池
，尤其涉及一种液态热电池电解液及其制备方法和包含该电解液的热液电池。

技术介绍

[0002]在全球各类能源中，环境能的总值占据了能源总量中重要的一部分。其中工厂余热、海洋热能、人体表面等低温热能能量丰富、种类多样、能量总值高，近几年得到了广泛关注。实际上，低温热能由于能量较低且容易消散，收集较为困难，而液态热电池可以将低温热能很好地利用起来，通过热电技术来进行低温热能的收集并将其转化为电能。
[0003]目前液态热电池的电解液多数是铁氰化钾和亚铁氰化钾的混合，制得的液态热电池具有以下缺点：1)离子电导率低；2)质量传输差；3)电解液体系固定，发电效果提升空间有限；4)体系外的其他物质过于单一，发电效果较差；5)由于热源与周围环境之间的温差有限。
[0004]因此，在温差一定的条件下，需要开发一种高电化学热电势的液态热电池，从增加了整个系统的熵变化角度提升发电效果及热电转换效率，解决液态热电池热电转换效率低的问题。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术的第一个目的在于提供一种液态热电池电解液，所述电解液中增加有机物的方式增加了整个系统的熵变化，在相同的温差下能产生更高的开路电压，达到了更高的热电转换效率。
[0006]本专利技术的第二个目的在于提供一种液态热电池电解液的制备方法，所述制备方法具有制备过程简单、成本低的优点。
[0007]本专利技术的第三个目的在于提供一种热液电池，所述热液电池具有50K温差下，单个液态热电池的开路电压最高可达106.1mV，短路电流最高可达5.3mA。
[0008]为实现上述第一个目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种液态热电池电解液，包括铁氰化钾、亚铁氰化钾、盐酸胍和有机物；
[0009]所述电解液中铁氰化钾的摩尔浓度为0.65
‑
1.1mol/L；
[0010]所述电解液中亚铁氰化钾的摩尔浓度为0.70
‑
0.95mol/L；
[0011]所述电解液中盐酸胍的摩尔浓度为6
‑
8mol/L；
[0012]所述电解液中有机物的摩尔浓度为0.1
‑
6.5mol/L。
[0013]通过采用上述技术方案：由于采用在铁氰化钾K3Fe(CN)6、亚铁氰化钾K4Fe(CN)6和盐酸胍GdmCl的基础上添加有机物制成液态热电池的电解液，通过增加有机物的方式增加了整个系统的熵变化，因此，产生了较高的热电势，在相同的温差下能产生更高的开路电压，进而达到了更高的热电转换效率。
[0014]进一步地，所述有机物选自多元醇或n,n
‑
二甲基乙酰胺C4H9NO，当有机物为n,n
‑
二甲基乙酰胺C4H9NO时，所述有机物的摩尔浓度为0.1
‑
3mol/L。
[0015]进一步地，所述多元醇选自新戊二醇C5H
12
O2、1,4
‑
丁二醇C4H
10
O2、1,6
‑
己二醇C6H
14
O2、甲基丙二醇C4H
10
O2或二丙二醇C6H
14
O3中的至少一种。
[0016]更进一步地，所述多元醇选自摩尔浓度为0.1
‑
6.5mol/L的新戊二醇C5H
12
O2、摩尔浓度为0.5
‑
4mol/L的1,4
‑
丁二醇C4H
10
O2、摩尔浓度为1
‑
5mol/L的1,6
‑
己二醇C6H
14
O2、摩尔浓度为0.5
‑
3mol/L的甲基丙二醇C4H
10
O2或摩尔浓度为0.2
‑
2mol/L的二丙二醇C6H
14
O3中的至少一种。
[0017]为实现上述第二个目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种液态热电池电解液的制备方法，包括将铁氰化钾、亚铁氰化钾、盐酸胍和有机物混合，即得。
[0018]进一步地，所述制备方法具体包括如下步骤：
[0019](1)将铁氰化钾和亚铁氰化钾混合均匀，然后超声振荡，超声处理5min后加入盐酸胍混合均匀；
[0020](2)向步骤(1)制得的混合物中加入有机物，超声振荡，得到电解液。
[0021]为实现上述第三个目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种热液电池，包括热液电池框架和电解液。
[0022]进一步地，所述热液电池框架采用如下方法制备：将金属片用聚对苯二甲酸乙二醇酯PET冷裱膜塑封，再在PET冷裱膜上附着一层柔性碳材料内电极，金属片、PET冷裱膜、碳材料内电极三者构成MPC三明治结构电极，用上下两层MPC电极将聚甲基丙烯酸甲酯亚克力管密封，搭建热液电池框架。
[0023]进一步地，所述金属片为铜片、铝片、锌片中的任意一种；优选地，金属片为铜片。
[0024]进一步地，所述碳材料内电极为碳毡布或碳纤维布；优选地，所述碳材料内电极为碳毡布电极。
[0025]综上所述，本专利技术具有以下有益效果：
[0026]第一、本专利技术提供的电解液通过在铁氰化钾K3Fe(CN)6、亚铁氰化钾K4Fe(CN)6电解液体系中增加不同的有机物使整个液态热电池具有更好的热电转换效率，具有更高的电化学热电势。
[0027]第二、50K温差下，单个液态热电池的开路电压最高可达106.1mV，短路电流最高可达5.3mA。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为本专利技术公开的液态热电池电解液的制备流程图；
[0030]图2为本专利技术公开的液态热电池的制备流程图；
[0031]图3为本专利技术公开的液态热电池的实施例1
‑
6和对比例1的开路电压示意图；
[0032]图4为本专利技术公开的液态热电池的实施例1
‑
6和对比例1的热电势示意图。
[0033]图中：1、亚克力方管；2、铜片；3、PET冷裱膜；4、碳毡电极。
具体实施方式
[0034]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图1
‑
4，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液态热电池电解液，其特征在于，包括铁氰化钾、亚铁氰化钾、盐酸胍和有机物；所述电解液中铁氰化钾的摩尔浓度为0.65
‑
1.1mol/L；所述电解液中亚铁氰化钾的摩尔浓度为0.70
‑
0.95mol/L；所述电解液中盐酸胍的摩尔浓度为6
‑
8mol/L；所述电解液中有机物的摩尔浓度为0.1
‑
6.5mol/L。2.根据权利要求1所述的一种液态热电池电解液，其特征在于，所述有机物选自多元醇或n,n
‑
二甲基乙酰胺C4H9NO，当有机物为n,n
‑
二甲基乙酰胺C4H9NO时，所述有机物的摩尔浓度为0.1
‑
3mol/L。3.根据权利要求2所述的一种液态热电池电解液，其特征在于，所述多元醇选自新戊二醇C5H
12
O2、1,4
‑
丁二醇C4H
10
O2、1,6
‑
己二醇C6H
14
O2、甲基丙二醇C4H
10
O2或二丙二醇C6H
14
O3中的至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙景昌，冯秋菊，薄雪，乔真，
申请(专利权)人：辽宁师范大学，
类型：发明
国别省市：