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学者设计新型热电池提升热电转换性能

2023.7.20

原文地址：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2023/7/505167.shtm

近日，广东省科学院化工研究所研究员曾炜团队联合广东工业大学教授余林团队设计了一种全新的热电池，通过将质子Soret效应和质子耦合电子转移（PCET）反应耦合，使得电池的热电转换性能得到了提升。相关研究论文发表于《德国应用化学》。王阳为该论文第一作者，曾炜、戴永强、余林为共同通讯作者。

热电转换和电能储存一体化的机理与性能。研究团队供图

研究人员利用在水和凝胶环境中具有高扩散系数的质子，将水凝胶内离子的Soret效应和苯醌（BQ）与氢醌（H2Q）的PCET进行结合，有效增强了热电转换效率，实现了热功率（25.9 mV K-1）、功率因子（5 mW m-1 K-2）、离子热电优值（>2.4）和功率输出连续性的全面提升，并揭示了热电性能的提升机制。

此外，通过苯醌和氢醌的氧化还原电对来实现储能功能，在消除温度梯度后，通过PCET试剂的浓度和温度再平衡，可以获得超过3小时的维持14 mW m-2的保留功率输出。更为重要的是，该体系不但具备优异的热电转换效率和性能，还借助PCET反应实现了离子导体型热电材料的持续电能输出模式，实现了热电转换和电能存储功能的一体化，将离子导体型热电转换材料的研究推入到新高度。

该研究工作为解决可穿戴传感器和远离电网的物联网器件的供能问题打下了坚实的基础。

上述研究得到国家自然科学基金面上项目、广东省科学院建设国内一流研究机构行动专项资金以及广东省基础与应用基础项目的资助。

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学者设计新型热电池提升热电转换性能

周锦帆