离子导体型热电材料，是一种建立在Soret效应之上的、以离子为载流子来将热能转为电能的材料。离子热-电转换，是针对低品位热能回收利用的热门研究领域。低位热在环境中普遍存在，由于效率低和可持续性差，离子导体的热电转换仍然是一个挑战。
近日，广东省科学院化工研究所（以下简称省科学院化工所）曾炜研究员团队设计了一种全新的热电池，通过将质子Soret效应和质子耦合电子转移（PCET）反应耦合，使得电池的热电转换性能得到了全面的提升。团队利用在水和凝胶环境中具有高扩散系数的质子，将水凝胶内离子的Soret效应和苯醌（BQ）与氢醌（H2Q）的PCET进行结合，有效增强了热电转换效率，实现了热功率（25.9 mV K-1）、功率因子（5 mW m-1 K-2）、离子热电优值（>2.4）和功率输出连续性的全面提升，并揭示了热电性能的提升机制。此外，通过苯醌和氢醌的氧化还原电对来实现储能功能，在消除温度梯度后，通过PCET试剂的浓度和温度再平衡，可以获得超过3小时的维持14 mW m-2的保留功率输出。更为重要的是，该体系不但具备优异的热电转换效率和性能，还借助PCET反应实现了离子导体型热电材料的持续电能输出模式，实现了热电转换和电能存储功能的一体化，将离子导体型热电转换材料的研究推入到新高度。
热电转换和电能储存一体化的机理与性能
该工作为解决可穿戴传感器和远离电网的物联网器件的供能问题提供了理论基础。研究成果发表于Angewandte Chemie International Edition（中科院一区，IF=16.6），第一作者为省科学院化工所和广东工业大学联合培养硕士王阳，省科学院化工所曾炜研究员、戴永强高级工程师，广东工业大学余林教授为共同通讯作者。该项目得到国家自然科学基金面上项目（52073066）、广东省科学院建设国内一流研究机构行动专项资金（2020GDASYL-20200102028）、广东省基础与应用基础项目（2022A1515010685）等资助。
原文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202307947
（省科学院化工所/供稿）
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