離子導(dǎo)體型熱電材料，是一種建立在Soret效應(yīng)之上的、以離子為載流子來(lái)將熱能轉(zhuǎn)為電能的材料。離子熱-電轉(zhuǎn)換，是針對(duì)低品位熱能回收利用的熱門(mén)研究領(lǐng)域。低位熱在環(huán)境中普遍存在，由于效率低和可持續(xù)性差，離子導(dǎo)體的熱電轉(zhuǎn)換仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。

　　近日，廣東省科學(xué)院化工研究所（以下簡(jiǎn)稱(chēng)省科學(xué)院化工所）曾煒研究員團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種全新的熱電池，通過(guò)將質(zhì)子Soret效應(yīng)和質(zhì)子耦合電子轉(zhuǎn)移（PCET）反應(yīng)耦合，使得電池的熱電轉(zhuǎn)換性能得到了全面的提升。團(tuán)隊(duì)利用在水和凝膠環(huán)境中具有高擴(kuò)散系數(shù)的質(zhì)子，將水凝膠內(nèi)離子的Soret效應(yīng)和苯醌（BQ）與氫醌（H₂Q）的PCET進(jìn)行結(jié)合，有效增強(qiáng)了熱電轉(zhuǎn)換效率，實(shí)現(xiàn)了熱功率（25.9 mV K^-1）、功率因子（5 mW m^-1 K^-2）、離子熱電優(yōu)值（>2.4）和功率輸出連續(xù)性的全面提升，并揭示了熱電性能的提升機(jī)制。此外，通過(guò)苯醌和氫醌的氧化還原電對(duì)來(lái)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能功能，在消除溫度梯度后，通過(guò)PCET試劑的濃度和溫度再平衡，可以獲得超過(guò)3小時(shí)的維持14 mW m^-2的保留功率輸出。更為重要的是，該體系不但具備優(yōu)異的熱電轉(zhuǎn)換效率和性能，還借助PCET反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了離子導(dǎo)體型熱電材料的持續(xù)電能輸出模式，實(shí)現(xiàn)了熱電轉(zhuǎn)換和電能存儲(chǔ)功能的一體化，將離子導(dǎo)體型熱電轉(zhuǎn)換材料的研究推入到新高度。

 熱電轉(zhuǎn)換和電能儲(chǔ)存一體化的機(jī)理與性能

　　該工作為解決可穿戴傳感器和遠(yuǎn)離電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)器件的供能問(wèn)題提供了理論基礎(chǔ)。研究成果發(fā)表于Angewandte Chemie International Edition（中科院一區(qū)，IF=16.6），第一作者為省科學(xué)院化工所和廣東工業(yè)大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)碩士王陽(yáng)，省科學(xué)院化工所曾煒研究員、戴永強(qiáng)高級(jí)工程師，廣東工業(yè)大學(xué)余林教授為共同通訊作者。該項(xiàng)目得到國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（52073066）、廣東省科學(xué)院建設(shè)國(guó)內(nèi)一流研究機(jī)構(gòu)行動(dòng)專(zhuān)項(xiàng)資金（2020GDASYL-20200102028）、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)項(xiàng)目（2022A1515010685）等資助。

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202307947

（省科學(xué)院化工所/供稿）