用于低品位热能收集的离子热电材料热力学
化学物理
2024-01-11 v1 材料科学
摘要
排放到环境中的废热有一半以上温度低于 100 ，全球每年约达 85 PWh。高效收集低品位热能可能是迈向碳中和的重要一步。具有巨大热电势的离子热电材料 (i-TE) 的最新发展，引发了人们对利用离子作为能量和电荷载体进行高效热能收集的浓厚兴趣。然而，当前文献主要集中于仅提高热电势，而很大程度上忽略了影响效率的离子传输和热力学问题。这篇综述文章阐明了开发高效 i-TE 器件所需的电化学和热力学基础。详细讨论了两大类 i-TE 器件：热离子电容器 (TIC) 和热原电池 (TGC)。文章从熵的角度分析了文献中增强离子热电势的方法。我们还为 TIC 和 TGC 推导了修正的热电优值 Z，该优值完全纳入了离子传输和电化学反应的动力学。综述了近期在提高效率、功率密度和多功能性方面展现出改进的混合器件的发展。最后，我们评论了仍然存在的挑战，并对未来方向进行了展望。
引用
@article{arxiv.2401.04886,
title = {Thermodynamics of Ionic Thermoelectrics for Low-Grade Heat Harvesting},
author = {Xin Qian and Zhihao Ma and Qiangqiang Huang and Haoran Jiang and Ronggui Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.04886},
year = {2024}
}
备注
This review article is accepted by ACS Energy Letters. (76 manuscript pages, 23 Figures.)