學者設計新型熱電池提升熱電轉換性能

發布時間：2023-07-20 23:00 原文鏈接：學者設計新型熱電池提升熱電轉換性能

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近日，廣東省科學院化工研究所研究員曾煒團隊聯合廣東工業大學教授余林團隊設計了一種全新的熱電池，通過將質子Soret效應和質子耦合電子轉移（PCET）反應耦合，使得電池的熱電轉換性能得到了提升。相關研究論文發表于《德國應用化學》。王陽為該論文第一作者，曾煒、戴永強、余林為共同通訊作者。

熱電轉換和電能儲存一體化的機理與性能。研究團隊供圖

研究人員利用在水和凝膠環境中具有高擴散系數的質子，將水凝膠內離子的Soret效應和苯醌（BQ）與氫醌（H2Q）的PCET進行結合，有效增強了熱電轉換效率，實現了熱功率（25.9 mV K-1）、功率因子（5 mW m-1 K-2）、離子熱電優值（>2.4）和功率輸出連續性的全面提升，并揭示了熱電性能的提升機制。

此外，通過苯醌和氫醌的氧化還原電對來實現儲能功能，在消除溫度梯度后，通過PCET試劑的濃度和溫度再平衡，可以獲得超過3小時的維持14 mW m-2的保留功率輸出。更為重要的是，該體系不但具備優異的熱電轉換效率和性能，還借助PCET反應實現了離子導體型熱電材料的持續電能輸出模式，實現了熱電轉換和電能存儲功能的一體化，將離子導體型熱電轉換材料的研究推入到新高度。

該研究工作為解決可穿戴傳感器和遠離電網的物聯網器件的供能問題打下了堅實的基礎。

上述研究得到國家自然科學基金面上項目、廣東省科學院建設國內一流研究機構行動專項資金以及廣東省基礎與應用基礎項目的資助。