[发明专利]纳米粒子电解液的热充电超级电容器

说明书

本发明公开了一种纳米粒子电解液的热充电超级电容器，包括电极，电解质溶液以及盐桥，所述电解质溶液中含有纳米粒子。本发明可在热电转换的同时将电以表面电荷的形式储存，并且可以同时进行充放电。在加入相应质量分数的纳米粒子后，可以较大的增强电解质离子的热扩散系数，提高热端温度的均匀分布，从而极大程度的提高热充电超级电容器的性能。

技术领域

本发明属于热电转换领域，具体涉及使用含有纳米粒子电解质溶液的热充电超级电容器。

背景技术

随着人类对化石能源的大量开采和消耗，能源危机逐渐成为国际社会关注的焦点。各种余热以及太阳热的利用是改善能源结构，改善能源危机的重要方法之一。但也是现阶段一个重要的挑战。一方面余热资源无处不在非常充足，包括工业生产过程的废热、发动机的余热以及太阳热等，如果能够进行收获和利用，能源效率将大大的提升，另一方面传统技术的热电转换效率，无论是基于塞贝克效应的直接方法，还是使用有机朗肯循环(ORC)机器的间接方法，在余热利用的效率都较低。一种新型热电转换器件的提出：热充电超级电容器可以实现在余热利用时的高效率。热充电超级电容器是由两个传统的半超级电容器组成，通过将两部分分别放置在不同温度的电解液容器中，并通过盐桥连接。通过温差趋动离子的扩散，导致热端电极表面电荷密度低于冷端，从而产生电势差。但如何提高最终得到的开路电压是通过热充电超级电容器进行热电转换利用的一个关键问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米粒子电解液的热充电超级电容器，以提高热充电超级电容器的热电转换性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种纳米粒子电解液的热充电超级电容器，包括电极，电解质溶液以及盐桥，所述电解质溶液中含有纳米粒子。

所述电解质溶液由含有纳米粒子的基液组成。

所述纳米粒子为金属或者非金属纳米粒子。

所述纳米粒子为无孔或者多孔的纳米粒子。

所述纳米粒子具有导热性。

所述纳米粒子的粒径为1～100nm。

所述基液为有机体系或者水系电解质溶液。

所述电解质溶液中，纳米粒子的质量分数为0.01％～30％。

有益效果：本发明所提出的纳米粒子电解液的热充电超级电容器，可在热电转换的同时将电以表面电荷的形式储存，并且可以同时进行充放电。通过加入纳米粒子，不仅提高了离子的扩散系数而且提高了温度的均匀性。较使用没有加入纳米粒子电解液的系统相比，开路电压极大地提高，从而提高了热充电超级电容器在余热、工业废热以及太阳热利用中的性能。

附图说明

图1为本发明的原理流程图；

图2为本发明的原理图；图中：1-纳米粒子，2-热电解质溶液，3-冷电解质溶液，4-离子交换膜，5-负载；

图3为不同温差下系统的开路电压；

图4为加入相同质量分数的纳米碳和纳米铜系统的开路电压；

图5为加入不同质量分数纳米碳系统在不同温差下的开路电压。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。