微米级离子热电池

微尺寸高功率密度

通过微观结构界面效应提升了离子热电性能，适合在有限空间内大规模集成回收低品位热能。

陈鸿伟 · Shuqi, Zhao · Haoyu, Zou · Ming, Qu · Zhong, Fanghao · Xiang, Wei · 宋杨凡 · 柳焯

Journal of Materials Chemistry A 2024

具体参数

离子热电势

{'zh': '-2.5', 'en': '-2.5'} mV K⁻¹

离子电导率

{'zh': '254.2', 'en': '254.2'} mS cm⁻¹

功率密度系数

{'zh': '15.4', 'en': '15.4'} mW m⁻² K⁻²

技术优势

功率密度大幅提升

微结构界面效应将功率密度系数提高到 15.4 mW m⁻² K⁻²，相比无微结构的液态体系提升显著，使回收低品位热能在小面积内产出更多电力。

尺寸缩至微米级

器件由软光刻制备，特征尺寸达 50 μm，适合在光伏组件背面、汽车热管理区域或数据中心机柜等狭小空间内大规模集成堆叠。

同时增强热电势与电导率

相比无微结构对比样，离子热电势从 −1.4 mV K⁻¹ 提高到 −2.5 mV K⁻¹，电导率从 147.6 mS cm⁻¹ 提升到 254.2 mS cm⁻¹，电压和电流两方面都得到增益。

应用场景

• 低品位热能回收：回收废热并直接转化为电能，无需机械运动部件，适合分布式低品位热源。
• 微能源收集：在微米尺度内实现较高功率密度，可在微小空间内为低功耗器件供电。
• 可穿戴能源：利用人体与环境温差发电，柔性集成可为可穿戴电子持续供电。
• 微流控能源：采用软光刻制备微通道结构，与微流控系统兼容，可在流路内实现能量转换。
• 数据中心热管理供电：回收服务器废热为传感器或监控电路供电，减少额外布线并辅助热管理。