電子熱電（e-TE）和離子熱電（i-TE）材料都已被探索為固態(tài)熱電發(fā)電機的候選材料。與e-TE系統(tǒng)不同，i-TE系統(tǒng)使用陽離子和陰離子作為電荷載體，并由熱擴散效應或熱電流效應驅(qū)動，因此i-TE材料具有比室溫下常規(guī)半導體材料高幾個數(shù)量級的熱電功率或離子塞貝克系數(shù)。

為了增強i-TE超級電容器的能量存儲，廣東省科學院化工研究所（以下簡稱省科學院化工所）曾煒研究員團隊開展了i-TE器件中電極材料和結(jié)構(gòu)對活性比表面積的影響及其機理研究，通過將普魯士藍電沉積到石墨電極上來制備普魯士藍石墨（PB-G）電極片，以丙烯酰胺和丙烯酸鉀為交聯(lián)網(wǎng)絡，通過光聚合法制備水凝膠，以H₂SO₄作為離子導體，組裝成夾層結(jié)構(gòu)的PB-G熱電器件。結(jié)果顯示，在溫差ΔT為20K時，能量密度達到了23.12?J?m^-2，比原始石墨電極的能量密度大了近53倍；在ΔT為30K時，短路電流密度和最大功率密分別是石墨電極熱電器件的3.17倍和14.71倍。

圖1?(a)?石墨電極TE器件和(b) PB-G TE器件在?T分別為5K、10K、20K、30 K時的輸出電壓曲線圖以及(c)對應的熱功率。(d)石墨電極TE器件和(e) PB-G TE器件在?T分別為10、20和30 K時的輸出電壓-電流密度（功率密度）曲線。(f) PB-G TE器件在?T分別為10，20和30 K時的EIS曲線。

該研究工作為提高熱電器件的輸出功率提供了一種新的解決方案，為低熱能采集在可調(diào)諧離子熱電器件中的應用帶來了新的前景。研究成果近期發(fā)表于Surfaces?and Interfaces，省科學院化工所和仲愷農(nóng)業(yè)工程學院聯(lián)合培養(yǎng)碩士研究生肖廣連為論文第一作者，曾煒研究員和黃雪副教授為共同通訊作者。該項目得到了國家自然科學基金面上項目（52073066）、中國科學院科技發(fā)展項目（NO. 52073066）、廣東省科學院基金項目（2020GDASYL-20200102028、2020GDASYL-20200503001-06)的資助。

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.surfin.2023.103564

供稿：省科學院化工所

撰稿：郭欣穎

審稿：董軍??文武??劉婉玉

校稿：徐超??肖捷??章震??黃巧純