热电层压器件的制备及性能影响分析

采用具有不同电负性的金属材料作为电极,以具有良好电子传输性能的碳材料和压电半导体材料为中间层,在机械压力下制备了热电发生器(TEG).首先采用液相剥离制备了石墨烯,另外通过水热法制备了纳米氧化锌粒子,并分别采用拉曼光谱、原子力显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪对制备的石墨烯和氧化锌进行了表征.主要考察了在不同环境温度下,极板材料的电负性差异、碳材料的种类以及氧化锌的粒度对器件产能效果的影响.研究表明,极板材料之间的电负性差异是对器件产能效应影响最显著的因素,电负性差异越大,TEG产能效果越好;随着环境温度的提高,TEG产能效应增强;石墨烯是比炭黑更优异的电子传输材料,且纳米氧化锌的产能效果优于微米级氧化锌.在工作条件下,分别以铜箔和镁箔为极板,以石墨烯和纳米氧化锌为中间层的层压TEG器件,其输出电流为2.97 mA,输出电压为1.45 V.该热电器件可在余热回收领域获得应用.