双层热伽伐尼电池

离子梯度工程化，效率提升十倍

通过空间分隔氧化还原对，实现前所未有的离子浓度梯度控制，为低品位废热回收提供可扩展的实用方案。

Chi, Cheng · Xingyu, Zhang · Chen, Shen · Qi, Hu · Ze, Liu · Jiahao, Hu · 李智 · Li, Yang · 俞小莉 · Hao, Xiao · Zhaoquan, Zhao · Yuan, Yao · Liang, Xing · Wu, Hongwei · Du., Xiaoze

Nano Energy 2025

具体参数

开路电压

{'zh': '220', 'en': '220'} mV

功率密度

{'zh': '1.73', 'en': '1.73'} mW m⁻² K⁻²

相对卡诺效率

{'zh': '1.34', 'en': '1.34'} %

阵列输出电压

{'zh': '11.3', 'en': '11.3'} V

技术优势

梯度可大幅增强

将氧化还原对分隔到不同的凝胶层，突破了离子对结合倾向，实现前所未有的离子浓度梯度控制，从而提升性能。

效率提升十倍

单个p型DTGC单元的相对卡诺效率达到1.34%（ΔT=10 K），比传统热伽伐尼电池高十倍，证明离子梯度工程的有效性。

可扩展模组化

通过4×12阵列组装p型和n型DTGC，输出电压超过11.3 V，足以直接驱动商用LED和电子显示器，证明实用化路线可行。

应用场景

• 低品位热能回收：利用废热产生直流电，提升低品位热能转化为电能的效率。
• 自供电柔性传感器：电池可制成柔性凝胶，为传感器提供无需外接电源的自供电。
• 废热驱动微电源：阵列输出足以驱动LED等小型电子设备，替代电池供电。
• 工业余热利用：模块化阵列可放大，直接利用工业过程中的余热发电。