王亚培教授课题组：基于离子导体的热电转换器

smiles

为应对碳减排等重大国际需求，绿色能源的开发与应用受到越来越广泛的关注。其中，无工质参与的热电转换器因其优良的稳定性以及对低品位热源（温度<130℃）的有效转换，在工业生产、地热、废热与生物热再利用等领域发挥着传统热机难以替代的作用。离子热电材料作为一种新兴的热电材料，拥有着比无机半导体热电材料更高的塞贝克系数和更低的热导率，借助与后者截然不同的热电转换机制，离子在冷、热电极表面重新排列产生电势差，同时该过程不涉及离子对电极的渗入。

热电转换器

        近日，中国人民大学的王亚培教授课题组根据离子热电材料的最新进展进行了系统化的整理与总结。该综述从四个方面展开讨论：1）总结了离子热电材料的三种热电转换模型，包括①离子定向热迁移模型，即Soret效应指出，离子在一定温度梯度会产生定向迁移，阴阳离子在冷热电极间的迁移速率差导致电势差的形成。②离子-电极吸附平衡模型，升温后热端电极表面的双电层结构发生重排，使得电极中被吸附的载流子数量发生变化，进而诱导冷热电极间产生电势差。③温控氧化还原反应模型，即温度耦合氧化还原对模型，氧化-还原对物种在冷热电极附近分别发生氧化和还原反应，伴随产生的电子流经外电路后产生电势差。2）归纳了离子热电材料及其特性，常见的离子热电材料多为液体或类液体材料，包括电解质溶液与凝胶、离子液体、离子凝胶、聚电解质、聚离子液体等。3）简述了离子热电材料的应用前景。由于离子热电材料往往具有柔性、绿色、廉价等特点，因而经常被用于设计各种热能回收和传感器件，并在热能回收、超级电容器、可穿戴器件、灾害预警等领域都有非常成功的应用。4）探讨了离子热电材料所面临的挑战。根据离子热电材料在电导率依旧低下、器件的封装问题、相关理论空缺等若干重大挑战，提出了离子热电材料在未来研究中应该着重发展的方向。


       论文信息：Thermoelectric Converters Based on Ionic Conductors
       文章的第一作者是中国人民大学的硕士研究生吴洵。
       Xun Wu, Naiwei Gao, Hanyu Jia, Yapei Wang*，Chemistry – An Asian Journal，DOI: 10.1002/asia.202001331
       Chemistry – An Asian Journal，致力于成为化学研究领域的旗舰刊物，它出版化学研究的各个领域，刊发包括Full Papers, Communications, and Mini-Reviews。
       转自：https://mp.weixin.qq.com/s/C_Zn6RVbnCZbTz7ceQGhMw
        王亚培,2004年毕业于吉林大学化学学院，获得学士学位，同年保送到清华大学化学系，并于2009年获得清华大学理学博士学位，师从张希院士；2009年~2011年在北卡罗来纳大学教堂山分校从事博士后研究，导师为Joseph M. DeSimone院士；2012年2月加入中国人民大学化学系，担任特聘研究员，2015年7月晋升为教授。