WO2015160150A1 - 열전 장치용 전해질 용액 및 이를 포함하는 열전 장치 - Google Patents

열전 장치용 전해질 용액 및 이를 포함하는 열전 장치 Download PDF

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WO2015160150A1
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electrolyte solution
thermoelectric
polar organic
organic solvent
thermoelectric devices
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PCT/KR2015/003653
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강태준
김용협
김태우
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부산대학교 산학협력단
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/80—Constructional details
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    • H10N10/85—Thermoelectric active materials
    • H10N10/856—Thermoelectric active materials comprising organic compositions

Definitions

  • the present invention relates to an electrolytic solution for a thermoelectric device and a thermoelectric device including the same, and more particularly, to an electrolytic solution for a thermoelectric device for converting thermo-electric energy into a temperature difference between both ends by using a thermoelectric electrolyte, and a thermoelectric device including the same. It is about.
  • Thermoelectric device is a device using the thermoelectric effect represented by the interaction of heat and electricity, the device using the Seebeck effect that generates electrical energy by the temperature difference, the phenomenon that heat absorption / generation occurs by the applied electrical energy.
  • Used Peltier elements Thermoelectric devices are widely used in a wide range of industries including space, aviation, semiconductors, and power generation.
  • thermoelectric element technology that collects waste heat and converts it into electrical energy has been attracting attention.
  • Thermocouples also known as thermogalvanic cells or thermal electrochemical cells, are power generation mechanisms based on the temperature dependence of the electrochemical redox potential of the electrolyte, direct conversion of thermo-electric energy, simple components, It has the advantages of semi-permanent durability, low maintenance cost and no carbon emissions. Therefore, the thermal cell technology is reported as the most effective coping technology for waste heat energy recovery. In particular, since it has the advantage of efficiently absorbing the waste heat of 100 ° C or less on the basis of mechanical flexibility and low production cost, researches for improving the efficiency of thermoelectric devices using thermoelectric electrolytes have been actively conducted recently.
  • thermoelectric coefficient which is the voltage per unit temperature difference
  • the power increases in proportion to the square of the voltage. Therefore, it is necessary to develop a liquid electrolyte having a high thermoelectric coefficient value in order to increase the output voltage and power of the thermoelectric element.
  • an aqueous solution-based liquid electrolyte composed of red blood salt (potassium ferricyanide, K 3 [Fe (CN) 6 ] and red blood salt (potassium ferrocyanide, K 4 [Fe (CN) 6 ]) is used. Show the value of / K.
  • One object of the present invention is to provide an electrolyte solution having a high thermoelectric coefficient for use in a thermoelectric device.
  • Another object of the present invention is to provide a thermoelectric device with improved output voltage and power yield.
  • the electrolyte solution for a thermoelectric device includes a redox couple and water, and a polar organic solvent.
  • the polar organic solvent may have a Hildebrand Solubility parameter (HSP) of 19 MPa 1/2 to 35 MPa 1/2 .
  • HSP Hildebrand Solubility parameter
  • the polar organic solvent may have a dielectric constant of 20 to 47.
  • the redox couple is Fe 2 (SO 4) 3 / FeSO 4, I - / I 3-, Np 4+ / NpO 2 +, Pu 4+ / PuO 2 2+, CN - / CNO - , NO 2 - / NO 3 - , I - / IO 3 -, ClO 3 - / ClO 4 -, ClO - / ClO 2 -, Cl - / ClO -, K 3 Fe (CN) 6 / K 4 Fe (CN ) 6 , K 3 Fe (CN) 6 / (NH 4 ) 4 Fe (CN) 6 , Np 3+ / Np 4+ , Cu + / Cu 2+ , Fe 2+ / Fe 3+ , PuO 2 + / PuO 2 2+ , Pu 3+ / Pu 4+ , NpO 2 + / NpO 2+ , Tl + / Tl 3+ , NH 4 + / N 2 H 5 +
  • the electrolyte solution for the thermoelectric device may have a thermoelectric coefficient of 1.5 mV / K to 3.0 mV / K.
  • the polar organic solvent may be an alcohol compound.
  • the alcohol-based compound is 1-propanol (1-propanol), 2-propene-1-ol (2-propene-1-ol), 2-chloroethanol (2-chloroethanol), ethanol (ethanol), 1 , 4-butanediol (1,4-butanediol) or may include methanol (methanol). These can be used individually or in mixture of 2 or more, respectively.
  • the polar organic solvent is 2,2-dimethylpropanenitrile, 1-propanol, butanenitrile, 2-methylpropanenitrile , Bis (2-chloroethyl) ether, 2-propene-1-ol, acetone, methoxysulfinyloxymethane ), 1-chloro-2,3-epoxypropane, 2,4-pentanedione, 2-methyl-2-nitropropane (2-methyl 2-nitropropane, 2-bromopyridine, 2-chloroethanol, ethanol, 2-nitropropane, benzonitrile, 1- Formylpiperidine, propanenitrile, N, N-diethylformamide, ethyl thiocyanate, 3-methylsulfolane ), Chloroacetonitrile, hex Hexamethylphosphoramide, N, N-diethylacetamide, Diethylene glycol, N-methyl-2-pyrrolidone , Propylene glycol, 1,4
  • thermoelectric device includes a first electrode, a second electrode, and the electrolyte solution described above interposed between the first and second electrodes.
  • thermoelectric coefficient of the thermoelectric device can significantly increase the thermoelectric coefficient by including the polar organic solvent.
  • electrolyte solution in a thermoelectric device, the output voltage and power productivity of a thermoelectric device can be improved. It is possible to easily prepare the electrolyte solution without developing a new electrolyte, thereby lowering the manufacturing cost of the thermoelectric device.
  • thermoelectric device 1 is a cross-sectional view illustrating a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention.
  • Example 2 is a graph showing a change in the open circuit voltage according to the temperature difference of the electrolyte solution for thermoelectric devices according to Example 1 and Comparative Example 1.
  • thermoelectric device 3A is a graph illustrating characteristics of a thermoelectric device manufactured from an electrolyte solution according to Example 2 of the present invention.
  • thermoelectric device 3B is a graph for explaining the characteristics of a thermoelectric device manufactured from an electrolyte solution according to Comparative Example 1.
  • FIG. 3B is a graph for explaining the characteristics of a thermoelectric device manufactured from an electrolyte solution according to Comparative Example 1.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • thermoelectric device 1 is a cross-sectional view illustrating a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention.
  • the thermoelectric device 500 includes a first electrode 100, a second electrode 200, and an electrolyte solution ELT.
  • the thermoelectric device 500 may include a first electrode collector contacting the first electrode 100, a second electrode current collector contacting the second electrode 200, and an electrolyte solution ELT.
  • the first electrode 100 and the second electrode 200 may be disposed to face each other.
  • the second electrode 200 may be a hot electrode having a relatively higher temperature than the first electrode 100, and the first electrode 100 may be a cold electrode.
  • the electrolyte of the electrolyte solution ELT adjacent to the second electrode 200 is oxidized.
  • the second electrode 200 receives electrons, and the electrons are provided to an external load connected to the second electrode 200 to produce power.
  • the electrons are connected to the first electrode 100 connected to the external load, and the first electrode 100 reduces electrons by providing electrons to the electrolyte.
  • the electrolyte solution (ELT) is electrically balanced and enables continuous power generation.
  • the electrolyte solution comprises a pair of redox couples, water and a polar organic solvent.
  • Redox couple in the present invention is a reaction system by the oxidation reaction in the reaction system to the production system and the reaction system is reduced to the reaction system again, or vice versa in the reaction system to reduce the reaction to the production system and the production system is oxidized reaction again Reaction system and production system in the reversible reaction used as a reaction system are meant.
  • Fe 2 (SO 4) 3 / FeSO 4 I - / I 3-, Np 4+ / NpO 2 +, Pu 4+ / PuO 2 2+, CN - / CNO -, NO 2 - / NO 3 -, I - / IO 3 -, ClO 3 - / ClO 4 -, ClO - / ClO 2 -, Cl - / ClO -, K 3 Fe (CN) 6 / K 4 Fe (CN) 6, K 3 Fe (CN) 6 / (NH 4 ) 4 Fe (CN) 6 , Np 3+ / Np 4+ , Cu + / Cu 2+ , Fe 2+ / Fe 3+ , PuO 2 + / PuO 2 2+ , Pu 3+ / Pu 4+ , NpO 2 + / NpO 2 2+ , Tl + / Tl 3+ , NH 4 + / N 2 H 5 + , NH 4 + / N 2 H 5 +
  • the Hildebrand Solubility parameter (HSP) of the polar organic solvent may be 19 MPa 1/2 to 35 MPa 1/2 .
  • HSP Hildebrand Solubility parameter
  • the HSP is less than 19 MPa 1/2 or more than 35 MPa 1/2 .
  • the state that the redox couple may have is due to the fact that the corresponding polar organic solvent is not mixed with water or the cluster size is large. Since the redox couple is in the same state as the redox couple dissociated in water or the organic solvent, it can be estimated that there is no increase in entropy of the redox couple that determines the thermoelectric coefficient.
  • thermoelectric coefficient was increased in the HSP within the range of 19 MPa 1/2 to 35 MPa 1/2 .
  • the interaction between the polar organic solvent and the redox couple increases and forms solvation by water and the polar organic solvent. It can be seen that the reaction entropy increases.
  • a polar organic solvent having an HSP within the above range it is possible to increase the reaction entropy and thus increase the thermoelectric coefficient.
  • the polar organic solvent has a dielectric constant of 20 to 47.
  • polar organic solvents having a dielectric constant lower than 20 it was confirmed that the values were substantially similar to those of the conventional thermoelectric coefficient (1.43 mV / K). This may be because the solvation action of the redox couple and water is relatively strong and there is substantially no increase in reaction entropy.
  • a polar organic solvent is used with water as in the present invention, especially when a polar organic solvent having a dielectric constant value of 20 to 47 is used with water, a mixture of water and polar organic solvent is mixed in the solution. It shows the state of plum, thereby increasing the number of possible states of the redox couple, that is, the solvation entropy increases can be seen to have a relatively high thermoelectric coefficient value.
  • thermoelectric coefficient value shows little change in the thermoelectric coefficient at this time.
  • thermoelectric coefficient can be raised by an electrolyte solution containing a polar organic solvent having a dielectric constant of 20 to 47.
  • the electrolyte solution (ELT) according to the present invention may have a thermoelectric coefficient of 1.5 mV / K to 3.0 m / K by including the polar organic solvent.
  • the polar organic solvent may include an alcohol compound.
  • the alcohol compound include 1-propanol, 2-propene-1-ol, 2-chloroethanol, ethanol, 1 , 4-butanediol (1,4-butanediol), methanol (methanol) and the like. These may be used each independently or in combination of two or more.
  • the thermoelectric coefficient of the electrolyte solution EHT may be 2.5 mV / K to 3.5 mV / K.
  • polar organic solvent 2,2-dimethylpropanenitrile, butanenitrile, 2-methylpropanenitrile, bis (2-chloroethyl) ether (bis (2-chloroethyl), acetone, methoxysulfinyloxymethane, 1-chloro-2,3-epoxypropane, 2,4-pentane Dione (2,4-pentanedione), 2-methyl-2-nitropropane, 2-bromopyridine, 2-nitropropane, 2-nitropropane, benzonitrile (benzonitrile), 1-formylpiperidine, propanenitrile, N, N-diethylformamide, ethyl thiocyanate, 3-methyl 3-methylsulfolane, chloroacetonitrile, hexamethylphosphoramide, N, N-diethylacetamide, die Diethylene glycol, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), propylene glycol, 2-propen
  • thermoelectric coefficient of the electrolyte solution is from 2.8 mV / K to It can be 3.0 m / K.
  • the polar organic solvent may be included in an amount of 5 wt% to 25 wt% when the total weight of water and the polar organic solvent is 100 wt%.
  • the content of the polar organic solvent is less than 5% by weight, there is little increase in the thermoelectric coefficient due to the addition of the polar organic solvent, and when the content of the polar organic solvent is more than 25% by weight, the change in the thermoelectric coefficient that has already been increased is insignificant.
  • the content of the polar organic solvent may be 8% by weight to 20% by weight.
  • the ratio between the content of the polar organic solvent and the concentration of the redox couple is preferably more than 57: 1.
  • the concentration of the redox couple is 0.15 M (molar)
  • the thermoelectric coefficient may be increased when the content of the polar organic solvent is at least 25% by weight.
  • the concentration of the redox couple is 0.6 M
  • the thermoelectric coefficient may be increased as long as the content of the polar organic solvent is 5 wt% or more.
  • thermoelectric coefficient of the electrolyte solution can increase the output voltage of the thermoelectric device and improve the power output.
  • thermoelectric coefficient increase effect of the electrolyte solution (ELT) including water and the polar organic solvent will be described through specific examples and comparative examples.
  • EHT electrolyte solution
  • K 3 Fe (CN) 6 / (NH 4 ) 4 Fe (CN) 6 as a redox couple is described as an embodiment, but the present invention is not limited thereto, the various red exemplified above It will be apparent to those skilled in the art that the same applies to the dog couple.
  • the electrolyte solution according to Example 1 of the present invention was prepared by adding methanol to an aqueous solution in which red blood and yellow blood salts were dissolved in water. At this time, the weight ratio of methanol and water was 2: 8.
  • Example 2 is a graph showing a change in the open circuit voltage according to the temperature difference of the electrolyte solution for thermoelectric devices according to Example 1 and Comparative Example 1.
  • thermoelectric coefficient of the electrolyte solution according to Example 1 is about 3 mV / K
  • thermoelectric coefficient of the electrolyte solution according to Comparative Example 1 is about 1.4 mV / K.
  • thermoelectric coefficient of the electrolyte solution according to Example 1 of the present invention which further includes methanol, is increased by more than two times compared to the thermoelectric coefficient of the electrolyte solution according to Comparative Example 1, and about 3 mV / K absolutely. It can be seen that it has a high value of.
  • An electrolyte solution according to Example 2 of the present invention was prepared by adding methanol having a dielectric constant of about 33 to an aqueous solution in which red blood and yellow blood salts were dissolved in water. At this time, the weight ratio of methanol and water was 2: 8. Using each of the electrolyte solutions according to Example 2 and Comparative Example 1 to prepare a thermoelectric device having a structure shown in FIG.
  • thermoelectric devices For each of the thermoelectric devices, voltage and power according to current density were measured, and the results are shown in FIGS. 3A and 3B.
  • FIG. 3A is a graph illustrating characteristics of a thermoelectric device manufactured from an electrolyte solution according to Example 2 of the present invention
  • FIG. 3B is a graph illustrating characteristics of a thermoelectric device prepared from an electrolyte solution according to Comparative Example 1; . Comparing the graphs of FIGS. 3A and 3B, when methanol is added as the electrolyte solution according to Example 2 of the present invention, the output voltage of the thermoelectric device is higher than that of the electrolyte solution of Comparative Example 1, in which only water is used as a solvent. It can be seen that the power is significantly improved.
  • the electrolyte solution according to Examples 3 to 13 of the present invention was prepared by adding a polar organic solvent as shown in Table 1 to an aqueous solution in which red blood and yellow blood salts were dissolved in water. Thermoelectric coefficients were measured for each of the electrolyte solutions according to Examples 3 to 13. The results are also shown in Table 1 below.
  • thermoelectric coefficient of the electrolyte solution according to Examples 3 to 8 had at least 2.24 mV / K, which is significantly higher than that of Comparative Example 1.
  • thermoelectric coefficient is substantially the same level as in Comparative Example 1.
  • thermoelectric coefficient is substantially the same level as in Comparative Example 1.
  • thermoelectric coefficient is increased to 2.24 mV / K or more and can be increased to 3.0 mV / K.
  • thermoelectric coefficient was improved by 2 times or more.
  • the methanol content is reduced from 25% to 5% by weight in 5% by weight units, and the molar concentrations of red blood and yellow blood salt mixed in the mixed solution are 0.15 M, Thermoelectric coefficients were measured while changing to 0.2 M, 0.3 M, 0.4 M, 0.5 M, 0.6 M, 0.65 M and 0.7 M.
  • the thermoelectric coefficient of about 3 mV / K is shown even when the erythritis and the septic salt are about 0.1 M to 0.2 M.
  • the thermoelectric coefficient of about 3 mV / K was found only when at least 0.5 M of red blood and yellow blood salt were present.

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  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

열전 장치는 한 쌍의 레독스 커플과 물에 추가적으로, 극성 유기 용매를 포함하는 전해질 용액을 포함한다.

Description

열전 장치용 전해질 용액 및 이를 포함하는 열전 장치
본 발명은 열전 장치용 전해질 용액 및 이를 포함하는 열전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열전 전해질을 이용하여 양단의 온도 차이로 열-전기에너지를 변환시키는 열전 장치용 전해질 용액 및 이를 포함하는 열전 장치에 관한 것이다.
열전 소자(thermoelectric device)는 열과 전기의 상호작용으로 나타내는 열전 효과를 이용한 소자로서, 온도차에 의해 전기적 에너지를 발생하는 제베크 효과를 이용한 소자, 인가된 전기적 에너지에 의해 열의 흡수/발생이 일어나는 현상을 이용한 펠티에 소자 등이 있다. 열전 소자는 우주, 항공, 반도체, 발전 등 산업전반에서 광범위하게 이용되고 있다.
최근 에너지 문제를 해결하기 위한 대체 에너지 개발 및 에너지 효율 향상을 위한 다양한 노력이 전 세계적으로 활발하다. 이의 일환으로 폐열을 회수하여 전기에너지로 변환함으로써 에너지 사용 효율을 향상시키는 열전 소자 기술이 주목받고 있다. 온도차 부식 전지(thermogalvanic cell) 혹은 열-전기화학 전지(thermal electrochemical cell)로도 알려진 열전지는 전해질의 전기화학적 산화환원 전위의 온도 의존성에 기반한 전력 생산 기구로 열-전기에너지의 직접 변환, 단순한 구성요소, 반영구적 내구성, 낮은 유지비용 및 탄소 무배출이라는 장점을 가진다. 따라서 열전지 기술은 폐열 에너지 회수를 위한 가장 효과적인 대처 기술로 보고되고 있다. 특히, 기계적 유연성 및 낮은 생산 단가를 바탕으로 100 ℃ 이하의 생활 폐열을 효율적으로 흡수할 수 있는 장점 가지므로 최근 열전 전해질을 이용한 열전 소자의 효율 향상을 위한 연구가 활발하다.
액상 전해질을 갖는 열전 소자의 출력 전압은 단위 온도차 당 전압인 열전 계수(thermoelectric coefficient)에 정비례하고, 전력은 전압의 제곱에 비례하여 증가한다. 따라서 열전 소자의 출력 전압과 전력을 증가시키기 위해서 높은 열전 계수 값을 갖는 액상 전해질의 개발이 필요하다. 일반적으로 적혈염(potassium ferricyanide, K3[Fe(CN)6] 및 황혈염(potassium ferrocyanide, K4[Fe(CN)6])으로 구성된 수용액 기반 액상 전해질이 활용되고 있으며 열전계수는 약 1.43 mV/K의 값을 보인다.
본 발명의 일 목적은 열전 장치에 이용되는 열전 계수가 높은 전해질 용액을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 출력 전압 및 전력 생산량이 향상된 열전 장치를 제공하는 것이다.
일 측면으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 장치용 전해질 용액은 레독스 커플 및 물과, 극성 유기 용매를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 극성 유기 용매는 힐데브란트 용해도 파라미터(Hildebrand Solubility parameter, HSP)가 19 MPa1/2 내지 35 MPa1/2일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 극성 유기 용매는 20 내지 47의 유전 상수를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 레독스 커플은 Fe2(SO4)3/FeSO4, I-/I3-, Np4+/NpO2 +, Pu4+/PuO2 2+, CN-/CNO-, NO2 -/NO3 -, I-/IO3 -, ClO3 -/ClO4 -, ClO-/ClO2 -, Cl-/ClO-, K3Fe(CN)6/K4Fe(CN)6, K3Fe(CN)6/(NH4)4Fe(CN)6, Np3+/Np4+, Cu+/Cu2+, Fe2+/Fe3+, PuO2 +/PuO2 2+, Pu3+/Pu4+, NpO2 +/NpO2 2+, Tl+/Tl3+, NH4 +/N2H5 +, NH4 +/NH3OH+, Mn2+/Mn3+ 또는 Am3+/Am4+를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 열전 장치용 전해질 용액은 열전 계수가 1.5 mV/K 내지 3.0 mV/K일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 극성 유기 용매는 알코올계 화합물일 수 있다. 이때, 상기 알코올계 화합물은 1-프로판올(1-propanol), 2-프로펜-1-올(2-propene-1-ol), 2-클로로에탄올(2-chloroethanol), 에탄올(ethanol), 1,4-부탄디올(1,4-butanediol) 또는 메탄올(methanol)을 포함할 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2 이상을 혼합하여 이용할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 극성 유기 용매는 2,2-디메틸프로판니트릴(2,2-dimethylpropanenitrile), 1-프로판올(1-propanol), 부탄니트릴(butanenitrile), 2-메틸프로판니트릴(2-methylpropanenitrile), 비스(2-클로로에틸) 에테르(bis(2-chloroethyl) ether), 2-프로펜-1-올(2-propene-1-ol), 아세톤(acetone), 메톡시설피닐옥시메탄(methoxysulfinyloxymethane), 1-클로로-2,3-에폭시프로판(1-chloro-2,3-epoxypropane), 2,4-펜탄디온(2,4-pentanedione), 2-메틸-2-니트로프로판(2-methyl-2-nitropropane), 2-브로모피리딘(2-bromopyridine), 2-클로로에탄올(2-chloroethanol), 에탄올(ethanol), 2-니트로프로판(2-nitropropane), 벤조니트릴(benzonitrile), 1-포르밀피페리딘(1-formylpiperidine), 프로판니트릴(propanenitrile), N,N-디에틸포름아마이드(N,N-diethylformamide), 에틸 티오시아네이트(ethyl thiocyanate), 3-메틸술포란(3-methylsulfolane), 클로로아세토니트릴(chloroacetonitrile), 헥사메틸포스포아마이드(hexamethylphosphoramide), N,N-디에틸아세트아마이드(N,N-diethylacetamide), 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol), N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 1,4-부탄디올(1,4-butanediol), 2-프로펜니트릴(2-propenenitrile), 메탄올(methanol), N,N-디메틸프로피온아마이드(N,N-dimethylpropionamide), 4,5-디클로로-1,3-디옥소란-2-온(4,5-dichloro-1,3-dioxolan-2-one), 니트로벤젠(nitrobenzene), 니트로메탄(nitromethane), 1,3-디메틸테트라하이드로피리미딘-2(1H)-온(1,3-dimethyltetrahydropyrimidin-2(1H)-one), N,N-디메틸-포름아마이드(N,N-dimethyl-formamide), 아세토니트릴(acetonitrile) 또는 N,N-디메틸아세트아마이드(N,N-dimethylacetamide)를 포함할 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2 이상을 혼합하여 이용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열전 장치는 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 및 제2 전극들 사이에 개재된 상기에서 설명한 전해질 용액을 포함한다.
본 발명에 따르면, 열전 장치용 전해질 용액이 극성 유기 용매를 포함함으로써 열전 계수를 현저하게 상승시킬 수 있다. 이러한 전해질 용액을 열전 장치에 이용함으로써 열전 장치의 출력 전압 및 전력 생산성을 향상시킬 수 있다. 새로운 전해질을 개발하지 않고도 전해질 용액을 용이하게 제조할 수 있어, 열전 장치의 제조비용을 낮출 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 실시예 1 및 비교예 1에 따른 열전 장치용 전해질 용액의 온도 차이에 따른 개로 전압의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3a는 본 발명의 실시예 2에 따른 전해질 용액으로 제조된 열전 장치의 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 3b는 비교예 1에 따른 전해질 용액으로 제조된 열전 장치의 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들에 대해서만 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 구성요소 등이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 구성요소 등이 존재하지 않거나 부가될 수 없음을 의미하는 것은 아니다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 열전 장치(500)는 제1 전극(100), 제2 전극(200) 및 전해질 용액(ELT)을 포함한다. 도면으로 도시하지 않았으나, 열전 장치(500)는 제1 전극(100)과 접촉하는 제1 전극 집전체(electrode collector), 제2 전극(200)과 접촉하는 제2 전극 집전체 및 전해질 용액(ELT)이 수용되는 몰드 프레임을 더 포함할 수 있다.
제1 전극(100)과 제2 전극(200)은 서로 마주하여 배치될 수 있다. 제2 전극(200)은 제1 전극(100)보다 상대적으로 온도가 높은 핫 전극일 수 있고, 제1 전극(100)이 콜드 전극일 수 있다. 제1 전극(100)과 제2 전극(200)의 온도차가 발생하는 경우, 제2 전극(200)과 인접한 전해질 용액(ELT)의 전해질이 산화된다. 상기 전해질의 산화 반응을 통해서 제2 전극(200)은 전자를 제공받고, 전자가 제2 전극(200)과 연결된 외부 부하(external load)에 제공되어 전력을 생산한다. 상기 전자는 상기 외부 부하와 연결된 제1 전극(100)으로 연결되고, 제1 전극(100)은 상기 전해질로 전자를 제공하여 환원시킨다. 상기 전해질의 산화/환원 반응을 통해서 전해질 용액(ELT)은 전기적으로 평형 상태를 유지하며, 지속적인 전력 생산을 가능하게 한다.
전해질 용액(ELT)은 한 쌍의 레독스 커플, 물 및 극성 유기 용매를 포함한다.
본 발명에서의 "레독스 커플"은 반응계에서 산화 반응하여 생성계가 되고 상기 생성계가 환원 반응하여 다시 상기 반응계가 되는, 또는 그와 반대로 반응계에서 환원 반응하여 생성계가 되고 그 생성계가 산화 반응하여 다시 상기 반응계가 되는 가역 반응에서의 반응계 및 생성계를 의미한다.
레독스 커플로서는, Fe2(SO4)3/FeSO4, I-/I3-, Np4+/NpO2 +, Pu4+/PuO2 2+, CN-/CNO-, NO2 -/NO3 -, I-/IO3 -, ClO3 -/ClO4 -, ClO-/ClO2 -, Cl-/ClO-, K3Fe(CN)6/K4Fe(CN)6, K3Fe(CN)6/(NH4)4Fe(CN)6, Np3+/Np4+, Cu+/Cu2+, Fe2+/Fe3+, PuO2 +/PuO2 2+, Pu3+/Pu4+, NpO2 +/NpO2 2+, Tl+/Tl3+, NH4 +/N2H5 +, NH4 +/NH3OH+, Mn2+/Mn3+, Am3+/Am4+ 등을 한 쌍의 레독스 커플로 들 수 있다. 레독스 커플은 상기 한 쌍의 레독스 커플로 이루어지거나, 2 쌍 이상이 선택되어 이용될 수 있다.
극성 유기 용매의 힐데브란트 용해도 파라미터(Hildebrand Solubility parameter, HSP)는 19 MPa1/2 내지 35 MPa1/2일 수 있다. HSP가 19 MPa1/2 보다 작거나 35 MPa1/2 초과인 경우, 열전 계수의 증가가 실질적으로 없음을 확인할 수 있었다. 이는, HSP가 19 MPa1/2 보다 작거나 35 MPa1/2 초과인 경우, 해당 극성 유기 용매가 물과 혼합되지 않거나 클러스터 사이즈가 크기 때문에 레독스 커플이 가질 수 있는 상태는 극성 유기 용매가 없는 상태, 즉 레독스 커플이 물에 해리된 혹은 유기용매에 해리된 레독스 커플과 동일한 상태가 되기 때문에 열전 계수를 결정하는 레독스 커플의 엔트로피 증가가 없는 것으로 추정해볼 수 있다.
그러나 19 MPa1/2 내지 35 MPa1/2 범위 내의 HSP에서는 열전 계수가 상승됨을 확인할 수 있었다. 즉, 19 MPa1/2 내지 35 MPa1/2 범위 내에서는 극성 유기 용매와 레독스 커플 사이의 상호 작용이 증가하고 물과 극성 유기 용매에 의한 용매화(solvation)를 형성하므로, 레독스 커플의 반응 엔트로피가 증가하는 것으로 볼 수 있다. 이와 같이 상기 범위 내의 HSP를 갖는 극성 유기 용매를 이용하는 경우, 반응 엔트로피를 증가시킬 수 있고 이에 따라 열전 계수가 증가되는 것으로 볼 수 있다. 이와 같은 이유로, 상기에서 예시한 레독스 커플 각각에서, 19 MPa1/2 내지 35 MPa1/2의 HSP를 갖는 극성 유기 용매를 포함하는 전해질 용액은 상승된 열전 계수 확보가 가능함을 본 출원인은 확인하였다.
한편, 상기 극성 유기 용매는 20 내지 47의 유전 상수를 갖는다. 유전 상수가 20 보다 낮은 극성 유기 용매들에서는 기존의 열전계수 값(1.43 mV/K)과 실질적으로 유사한 값을 나타냄을 확인할 수 있었다. 이는 레독스 커플과 물과의 용매화 작용이 상대적으로 강하게 나타나 실질적으로는 반응 엔트로피의 증가가 없기 때문인 것으로 볼 수 있다. 반면, 본 발명에서와 같이 극성 유기 용매를 물과 함께 이용한 경우, 특히 유전 상수가 20 내지 47의 값을 갖는 극성 유기 용매를 물과 함께 이용한 경우, 용액 내에서는 물과 극성 유기 용매가 혼재된 용매화 상태를 보이며 이에 의해 레독스 커플이 가질 수 있는 상태의 가짓수가 증가하여, 즉 용매화 엔트로피가 증가하여 상대적으로 높은 열전계수 값을 가지는 것으로 볼 수 있다.
같은 원리로, 유전 상수가 47 보다 높은 극성 유기 용매를 물과 함께 이용한 경우, 물 보다는 대부분 레독스 커플의 극성 유기 용매에 의한 용매화가 진행되고, 이는 레독스 커플이 가질 수 있는 용매와 상태의 가짓수를 높일 수 없으므로, 이때에도 열전계수의 변화가 거의 없이 기존의 열전계수 값을 나타내는 것으로 볼 수 있다.
이와 같은 이유로, 상기에서 예시한 레독스 커플 각각에서, 20 내지 47의 유전 상수를 갖는 극성 유기 용매를 포함하는 전해질 용액에 의해 열전 계수가 상승될 수 있다.
상기에서 설명한 바에 따르면, 본 발명에 따른 전해질 용액(ELT)은 상기 극성 유기 용매를 포함함으로써 열전 계수가 1.5 mV/K 내지 3.0 m/K가 될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 극성 유기 용매는 알코올계 화합물을 포함할 수 있다. 상기 알코올계 화합물의 예로서는, 1-프로판올(1-propanol), 2-프로펜-1-올(2-propene-1-ol), 2-클로로에탄올(2-chloroethanol), 에탄올(ethanol), 1,4-부탄디올(1,4-butanediol), 메탄올(methanol) 등을 들 수 있다. 이들은 각각 독립적으로 또는 2 이상이 조합되어 이용될 수 있다. 바람직하게는, 상기 알코올계 화합물로서는, 에탄올 및/또는 메탄올을 이용하는 경우 전해질 용액(ELT)의 열전 계수를 2.5 mV/K 내지 3.5 mV/K가 될 수 있다.
상기 극성 유기 용매의 다른 예로서는, 2,2-디메틸프로판니트릴(2,2-dimethylpropanenitrile), 부탄니트릴(butanenitrile), 2-메틸프로판니트릴(2-methylpropanenitrile), 비스(2-클로로에틸) 에테르(bis(2-chloroethyl) ether), 아세톤(acetone), 메톡시설피닐옥시메탄(methoxysulfinyloxymethane), 1-클로로-2,3-에폭시프로판(1-chloro-2,3-epoxypropane), 2,4-펜탄디온(2,4-pentanedione), 2-메틸-2-니트로프로판(2-methyl-2-nitropropane), 2-브로모피리딘(2-bromopyridine), 2-니트로프로판(2-nitropropane), 벤조니트릴(benzonitrile), 1-포르밀피페리딘(1-formylpiperidine), 프로판니트릴(propanenitrile), N,N-디에틸포름아마이드(N,N-diethylformamide), 에틸 티오시아네이트(ethyl thiocyanate), 3-메틸술포란(3-methylsulfolane), 클로로아세토니트릴(chloroacetonitrile), 헥사메틸포스포아마이드(hexamethylphosphoramide), N,N-디에틸아세트아마이드(N,N-diethylacetamide), 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol), N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 2-프로펜니트릴(2-propenenitrile), N,N-디메틸프로피온아마이드(N,N-dimethylpropionamide), 4,5-디클로로-1,3-디옥소란-2-온(4,5-dichloro-1,3-dioxolan-2-one), 니트로벤젠(nitrobenzene), 니트로메탄(nitromethane), 1,3-디메틸테트라하이드로피리미딘-2(1H)-온(1,3-dimethyltetrahydropyrimidin-2(1H)-one), N,N-디메틸-포름아마이드(N,N-dimethyl-formamide, N,N-DMF), 아세토니트릴(acetonitrile), N,N-디메틸아세트아마이드(N,N-dimethylacetamide), 디메틸 술폭사이드(dimethyl sulfoxide) 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2 이상이 조합되어 이용될 수 있다.
바람직하게는, 아세톤, N-메틸-2-피롤리돈, 메탄올 및/또는 N,N-디메틸-포름아마이드를 상기 극성 유기 용매로 이용함으로써 전해질 용액(ELT)의 열전 계수가 2.8 mV/K 내지 3.0 m/K이 될 수 있다.
상기 극성 유기 용매는 물과 극성 유기 용매의 전체 중량을 100 중량%로 할 때, 5 중량% 내지 25 중량%로 포함될 수 있다. 상기 극성 유기 용매의 함량이 5 중량% 미만인 경우, 상기 극성 유기 용매의 첨가에 의한 열전 계수의 증가가 거의 없고 25 중량% 초과인 경우 이미 증가된 열전 계수의 변화가 미미하다. 바람직하게는, 상기 극성 유기 용매의 함량은 8 중량% 내지 20 중량%일 수 있다.
한편, 상기 극성 유기 용매의 함량과 레독스 커플의 농도 사이의 비율은 57:1 초과인 것이 바람직하다. 레독스 커플의 농도가 0.15 M(몰농도)인 경우에는 상기 극성 유기 용매의 함량이 적어도 25 중량%인 경우에 열전 계수를 증가시킬 수 있다. 또한, 레독스 커플의 농도가 0.6 M인 경우에는 상기 극성 유기 용매의 함량이 5 중량% 이상이기만 하면 열전 계수를 증가시킬 수 있다.
상기에서 설명한 바에 따르면, 전해질 용액(ELT)의 용매로서 물과 상기 극성 유기 용매를 이용함으로써 레독스 커플을 효과적으로 용매화하여 열전 계수를 증가시킬 수 있다. 이와 같은 전해질 용액(ELT)의 열전 계수의 증가는 열전 장치의 출력 전압을 증가시키고 전력 생산량을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 구체적인 실시예들 및 비교예를 통해서 물과 상기 극성 유기 용매를 포함하는 전해질 용액(ELT)의 열전 계수 증가 효과를 설명하기로 한다. 하기 실시예에서는, 레독스 커플로서 K3Fe(CN)6/(NH4)4Fe(CN)6에 대해서 일 실시예로 설명하지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 상기에서 예시한 다양한 레독스 커플에 대해서도 동일하게 적용될 수 있는 것은 당업자 입장에서 자명할 것이다.
전해질 용액의 제조 (실시예 1 및 비교예 1) 및 열전 계수의 측정-1
적혈염과 황혈염이 물에 용해된 수용액에, 메탄올을 첨가하여 본 발명의 실시예 1에 따른 전해질 용액을 제조하였다. 이때, 메탄올과 물의 중량비는 2:8 이었다.
또한, 적혈염과 황혈염이 물에 용해된 수용액을, 비교예 1에 따른 전해질 용액으로 준비하였다.
이어서, 실시예 1 및 비교예 1에 따른 전해질 용액 각각에 대해서, 핫 전극과 콜드 전극의 온도 차이(단위, K)와 개로 전압(open circuit voltage, 단위 mV)를 측정하였다. 그 결과를 도 2에 도시한다.
도 2는 실시예 1 및 비교예 1에 따른 열전 장치용 전해질 용액의 온도 차이에 따른 개로 전압의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 2를 참조하면, 실시예 1에 따른 전해질 용액의 열전 계수는 약 3 mV/K이고, 비교예 1에 따른 전해질 용액의 열전 계수는 약 1.4 mV/K임을 알 수 있다. 이를 통해서, 메탄올을 더 포함하는 본 발명의 실시예 1에 따른 전해질 용액의 열전 계수가 비교예 1에 따른 전해질 용액의 열전 계수에 비해 상대적으로 2 배 이상 증가하고, 절대적으로도 약 3 mV/K의 높은 값을 가짐을 확인할 수 있다.
전해질 용액의 제조 (실시예 2) 및 열전 장치의 제조
적혈염과 황혈염이 물에 용해된 수용액에, 유전 상수가 약 33인 메탄올을 첨가하여 본 발명의 실시예 2에 따른 전해질 용액을 제조하였다. 이때, 메탄올과 물의 중량비는 2:8 이었다. 실시예 2 및 비교예 1에 따른 전해질 용액 각각을 이용하여 도 1에 도시된 구조를 갖는 열전 장치를 제조하였다.
열전 장치 평가
열전 장치들 각각에 대해서 전류 밀도에 따른 전압 및 전력을 측정하였고, 그 결과를 도 3a 및 도 3b에 나타낸다.
도 3a는 본 발명의 실시예 2에 따른 전해질 용액으로 제조된 열전 장치의 특성을 설명하기 위한 그래프이고, 도 3b는 비교예 1에 따른 전해질 용액으로 제조된 열전 장치의 특성을 설명하기 위한 그래프이다. 도 3a와 도 3b의 그래프를 비교하면, 본 발명의 실시예 2에 따른 전해질 용액과 같이 메탄올이 첨가된 경우, 물만 용매로 이용된 비교예 1의 전해질 용액을 이용한 경우보다 열전 장치의 출력 전압과 전력이 현저하게 향상됨을 알 수 있다.
전해질 용액의 제조(실시예 3 내지 13) 및 열전 계수의 측정-2
적혈염과 황혈염이 물에 용해된 수용액에, 하기 표 1과 같은 극성 유기 용매를 첨가하여 본 발명의 실시예 3 내지 13에 따른 전해질 용액을 제조하였다. 실시예 3 내지 13에 따른 전해질 용액 각각에 대해서 열전 계수를 측정하였다. 그 결과 또한 하기 표 1에 나타낸다.
표 1
구분 극성 유기 용매 종류 유전 상수 물과 극성 유기 용매의 중량비 (유기용매:물) 열전 계수(mV/K) HSP(MPa)1/2
실시예 3 아세톤 21.00 2:8 2.84 19.7
실시예 4 에탄올 25.00 2:8 3.00 26.2
실시예 5 N-메틸-2-피롤리돈 32.00 2:8 2.90 23.0
실시예 6 프로필렌 글리콜 32.10 2:8 2.24 30.7
실시예 7 N,N-디메틸포름아마이드 36.70 2:8 2.80 24.7
실시예 8 디메틸 술폭사이드 47 2:8 2.80 26.4
실시예 9 헥산 1.89 2:8 1.43 14.9
실시예 10 클로로포름 5.00 2:8 1.43 18.7
실시예 11 소르비톨(sorbitol) 62 2:8 1.46 38.15
실시예 12 포름아마이드 109 2:8 1.43 36.7
실시예 13 N-메틸포름아마이드 190 2:8 1.4 30.1
표 1을 참조하면, 실시예 3 내지 8에 따른 전해질 용액의 열전 계수가 적어도 2.24 mV/K를 가짐으로써, 비교예 1과 비교할 때 현저히 높아진 것을 알 수 있다.
이와 비교하여, 실시예 9 및 10과 같이 유전 상수가 5 이하이거나 HSP가 19 미만인 경우에는 열전 계수가 비교예 1과 실질적으로 동일한 수준임을 알 수 있다. 또한, 실시예 11 내지 13과 같이 유전 상수가 62 이상이거나 HSP가 35 초과인 경우에도 열전 계수가 비교예 1과 실질적으로 동일한 수준임을 알 수 있다.
즉, 실시예 3 내지 8에 따른 극성 유기 용매를 이용한 경우, 열전 계수가 2.24 mV/K 이상으로 증가되고, 3.0 mV/K까지도 증가시킬 수 있음을 알 수 있다. 또한 HSP가 19.7 MPa1/2 내지 34.9 MPa1/2인 극성 유기 용매를 이용한 경우, 열전 계수가 2배 이상 향상된 것을 알 수 있다.
레독스 커플의 농도와 극성 유기 용매의 농도 사이의 관계 확인
물과 메탄올 혼합 용액의 전체 중량을 100 중량%할 때 메탄올의 함량을 25 중량%에서 5 중량%까지 5 중량% 단위로 감소시키고 상기 혼합 용액에 혼합된 적혈염과 황혈염의 몰농도를 0.15 M, 0.2 M, 0.3 M, 0.4 M, 0.5 M, 0.6 M, 0.65 M 및 0.7 M로 변화시키면서 열전 계수를 측정하였다. 그 결과, 메탄올 함량이 20 중량%인 경우에는 적혈염과 황혈염이 0.1 M 내지 0.2 M 정도인 경우에도 약 3 mV/K의 열전 계수를 나타냄을 알 수 있었다. 반면, 메탄올 함량이 5 중량%인 경우에는 적어도 0.5 M 이상의 적혈염과 황혈염이 존재하여야 약 3 mV/K의 열전 계수를 나타냄을 알 수 있었다.

Claims (9)

  1. 레독스 커플;
    물; 및
    극성 유기 용매를 포함하는,
    열전 장치용 전해질 용액.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 극성 유기 용매는
    힐데브란트 용해도 파라미터(Hildebrand Solubility parameter, HSP)가 19 MPa1/2 내지 35 MPa1/2인 것을 특징으로 하는,
    열전 장치용 전해질 용액.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 극성 유기 용매는
    20 내지 47의 유전 상수를 갖는 것을 특징으로 하는,
    열전 장치용 전해질 용액.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레독스 커플은
    Fe2(SO4)3/FeSO4, I-/I3-, Np4+/NpO2 +, Pu4+/PuO2 2+, CN-/CNO-, NO2 -/NO3 -, I-/IO3 -, ClO3 -/ClO4 -, ClO-/ClO2 -, Cl-/ClO-, K3Fe(CN)6/K4Fe(CN)6, K3Fe(CN)6/(NH4)4Fe(CN)6, Np3+/Np4+, Cu+/Cu2+, Fe2+/Fe3+, PuO2 +/PuO2 2+, Pu3+/Pu4+, NpO2 +/NpO2 2+, Tl+/Tl3+, NH4 +/N2H5 +, NH4 +/NH3OH+, Mn2+/Mn3+ 및 Am3+/Am4+로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 한 쌍인 것을 특징으로 하는,
    열전 장치용 전해질 용액.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    열전 계수가 1.5 mV/K 내지 3.0 m/K인 것을 특징으로 하는,
    열전 장치용 전해질 용액.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 극성 유기 용매는 알코올계 화합물인 것을 특징으로 하는,
    열전 장치용 전해질 용액.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 알코올계 화합물은 1-프로판올(1-propanol), 2-프로펜-1-올(2-propene-1-ol), 2-클로로에탄올(2-chloroethanol), 에탄올(ethanol), 1,4-부탄디올(1,4-butanediol) 및 메탄올(methanol)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    열전 장치용 전해질 용액.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 극성 유기 용매는
    2,2-디메틸프로판니트릴(2,2-dimethylpropanenitrile), 1-프로판올(1-propanol), 부탄니트릴(butanenitrile), 2-메틸프로판니트릴(2-methylpropanenitrile), 비스(2-클로로에틸) 에테르(bis(2-chloroethyl) ether), 2-프로펜-1-올(2-propene-1-ol), 아세톤(acetone), 메톡시설피닐옥시메탄(methoxysulfinyloxymethane), 1-클로로-2,3-에폭시프로판(1-chloro-2,3-epoxypropane), 2,4-펜탄디온(2,4-pentanedione), 2-메틸-2-니트로프로판(2-methyl-2-nitropropane), 2-브로모피리딘(2-bromopyridine), 2-클로로에탄올(2-chloroethanol), 에탄올(ethanol), 2-니트로프로판(2-nitropropane), 벤조니트릴(benzonitrile), 1-포르밀피페리딘(1-formylpiperidine), 프로판니트릴(propanenitrile), N,N-디에틸포름아마이드(N,N-diethylformamide), 에틸 티오시아네이트(ethyl thiocyanate), 3-메틸술포란(3-methylsulfolane), 클로로아세토니트릴(chloroacetonitrile), 헥사메틸포스포아마이드(hexamethylphosphoramide), N,N-디에틸아세트아마이드(N,N-diethylacetamide), 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol), N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 1,4-부탄디올(1,4-butanediol), 2-프로펜니트릴(2-propenenitrile), 메탄올(methanol), N,N-디메틸프로피온아마이드(N,N-dimethylpropionamide), 4,5-디클로로-1,3-디옥소란-2-온(4,5-dichloro-1,3-dioxolan-2-one), 니트로벤젠(nitrobenzene), 니트로메탄(nitromethane), 1,3-디메틸테트라하이드로피리미딘-2(1H)-온(1,3-dimethyltetrahydropyrimidin-2(1H)-one), N,N-디메틸-포름아마이드(N,N-dimethyl-formamide), 아세토니트릴(acetonitrile) 및 N,N-디메틸아세트아마이드(N,N-dimethylacetamide)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    열전 장치용 전해질 용액.
  9. 제1 전극;
    제2 전극; 및
    상기 제1 및 제2 전극들 사이에 개재된 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 전해질 용액을 포함하는,
    열전 장치.
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