Article Dans Une Revue Advanced Materials Technologies Année : 2023

A Photo‐Thermoelectric Twist to Wireless Energy Transfer: Radial Flexible Thermoelectric Device Powered by a High‐Power Laser Beam

Margarida Maia
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Ana Pires
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Mariana Rocha
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Sofia Ferreira-Teixeira
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Paulo Robalinho
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Orlando Frazão
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Cristina Furtado
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António Califórnia
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Vasco Machado
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Sarah Bogas
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César Ferreira
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João Machado
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Luís Sousa
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Uxia Luis
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Alejandro San-Juan
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Pedro Crespo
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Fermin Medina
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Carlos Sande
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Alejandro Marino
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Guillermo González
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Andreia Pereira
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Fernando Agelet
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Raphael Jamier
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Philippe Roy
Baptiste Leconte
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Jean‐louis Auguste
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André Pereira

Résumé

Abstract Systems for wireless energy transmission (WET) are gaining prominence nowadays. This work presents a WET system based on the photo‐thermoelectric effect. With an incident laser beam at λ = 1450 nm, a temperature gradient is generated in the radial flexible thermoelectric (TE) device, with a carbon‐based light collector in its center to enhance the photoheating. The three‐part prototype presents a unique approach by using a radial TE device with one simple manufacturing process ‐ screen‐printing. A TE ink with a polymeric matrix of poly(3,4‐ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate and doped‐Poly(vinyl alcohol) with Sb‐Bi‐Te microparticles is developed (S∽33 µVK −1 and s∽10.31 Sm −1 ), presenting mechanical and electrical stability. Regarding the device, a full electrical analysis is performed, and the influence of the light collector is investigated using thermal tests, spectrophotometry, and numerical simulations. A maximum output voltage (Vout) of ∽16 mV and maximum power density of ∽25 µWm −2 are achieved with Plaser = 2 W. Moreover, the device's viability under extreme conditions is explored. At T∽180 K, a 25% increase in Vout compared to room‐temperature conditions is achieved, and at low pressures (∽10 ‒6 Torr), an increase of 230% is obtained. Overall, this prototype allows the supply of energy at long distances and remote places, especially for space exploration.
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Dates et versions

hal-04237891 , version 1 (06-01-2025)

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Citer

Margarida Maia, Ana Pires, Mariana Rocha, Sofia Ferreira-Teixeira, Paulo Robalinho, et al.. A Photo‐Thermoelectric Twist to Wireless Energy Transfer: Radial Flexible Thermoelectric Device Powered by a High‐Power Laser Beam. Advanced Materials Technologies, 2023, 8 (15), ⟨10.1002/admt.202202104⟩. ⟨hal-04237891⟩
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