溶剂化熵工程n型液态热电堆

热电势50.5 mV/K

通过分离FeCl₃/FeCl₂电解液流动和Y形通道设计，显著提升n型离子热电堆的氧化还原动力学与溶剂化熵，突破n型性能瓶颈并匹配p型水平。

柳焯 · Zhongyi, Li · Ming, Qu · Huidong, Yang · Junxiang, Tang · Zhong, Fanghao · Xiang, Wei · 宋杨凡 · Liu, Zhenfei · 陈鸿伟

Chemical Engineering Journal 2025

具体参数

离子热电势

{'zh': '+50.5', 'en': '+50.5'} mV K⁻¹

最大功率密度与温差平方比

{'zh': '16.4', 'en': '16.4'} mW m⁻² K⁻²

卡诺相对效率

{'zh': '4.4', 'en': '4.4'} %

成本性能指标

{'zh': '1.06', 'en': '1.06'} $ W⁻¹

器件输出电压

{'zh': '1.7', 'en': '1.7'} V

技术优势

热电势提升39倍

分离FeCl₃/FeCl₂电解液流动降解Fe(H₂O)₅Cl²⁺络合物，提高离子动力学和氧化还原溶剂化熵，使S_i从+1提升至+50.5 mV K⁻¹。

功率密度超越纪录

P_max/∆T²达到16.4 mW m⁻² K⁻²，卡诺相对效率4.4%，远超之前纪录，意味着同样温差下输出更多功率。

成本优势显著

成本性能指标为1.06 $ W⁻¹，采用廉价FeCl₃/FeCl₂溶液和简单Y形通道，降低每瓦输出成本。

器件输出电压高

6个n-p型LiTCs串联在20 K温差下输出1.7 V连续可靠电压，可直接驱动电子设备。

应用场景

• 低品位热能收集：高效收集低品位热能转化为电能，为自供电传感器等供电。
• 离子热电系统：作为高性能n型组件与p型匹配，构建高电压串联系统。
• 废热回收发电：将工业废热直接转化为可用电能，提高能源利用率。
• 柔性热电织物：可集成到柔性基材中，为可穿戴设备持续供电。
• 工业余热利用：从工业过程余热中回收电能，降低企业能耗成本。