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Chem. Asian J. :基于離子導體的熱電轉換器
發布時間:2021-02-19

為應對碳減排等重大國際需求,綠色能源的開發與應用受到越來越廣泛的關注。其中,無工質參與的熱電轉換器因其優良的穩定性以及對低品位熱源(溫度<130℃)的有效轉換,在工業生產、地熱、廢熱與生物熱再利用等領域發揮著傳統熱機難以替代的作用。離子熱電材料作為一種新興的熱電材料,擁有著比無機半導體熱電材料更高的塞貝克系數和更低的熱導率,借助與后者截然不同的熱電轉換機制,離子在冷、熱電極表面重新排列產生電勢差,同時該過程不涉及離子對電極的滲入。

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近日,中國人民大學的王亞培教授課題組根據離子熱電材料的最新進展進行了系統化的整理與總結。該綜述從四個方面展開討論:1)總結了離子熱電材料的三種熱電轉換模型,包括①離子定向熱遷移模型,即Soret效應指出,離子在一定溫度梯度會產生定向遷移,陰陽離子在冷熱電極間的遷移速率差導致電勢差的形成。②離子-電極吸附平衡模型,升溫后熱端電極表面的雙電層結構發生重排,使得電極中被吸附的載流子數量發生變化,進而誘導冷熱電極間產生電勢差。③溫控氧化還原反應模型,即溫度耦合氧化還原對模型,氧化-還原對物種在冷熱電極附近分別發生氧化和還原反應,伴隨產生的電子流經外電路后產生電勢差。2)歸納了離子熱電材料及其特性,常見的離子熱電材料多為液體或類液體材料,包括電解質溶液與凝膠、離子液體、離子凝膠、聚電解質、聚離子液體等。3)簡述了離子熱電材料的應用前景。由于離子熱電材料往往具有柔性、綠色、廉價等特點,因而經常被用于設計各種熱能回收和傳感器件,并在熱能回收、超級電容器、可穿戴器件、災害預警等領域都有非常成功的應用。4)探討了離子熱電材料所面臨的挑戰。根據離子熱電材料在電導率依舊低下、器件的封裝問題、相關理論空缺等若干重大挑戰,提出了離子熱電材料在未來研究中應該著重發展的方向。



論文信息:

Thermoelectric Converters Based on Ionic Conductors

文章的第一作者是中國人民大學的碩士研究生吳洵。

Xun Wu, Naiwei Gao, Hanyu Jia, Yapei Wang*


Chemistry – An Asian Journal

DOI: 10.1002/asia.202001331


Chemistry – An Asian Journal

致力于成為化學研究領域的旗艦刊物,它出版化學研究的各個領域,刊發包括Full Papers, Communications, and Mini-Reviews。



轉自:https://mp.weixin.qq.com/s/C_Zn6RVbnCZbTz7ceQGhMw


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