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。离子热电材料,则是一种建立在 Soret 效应之上的、以离子为载流子来将热能转为电能的材料。
离子热电材料产生的离子电流,不能像电子/空穴电流那样通过导线输送到电子元件中进行利用。因此,当前的离子热电材料都是依靠电极界面的极化电流来实现热电转换。
但是,这种工作方式的能量密度和功率密度都较低,并且工作时需要温差和外电路交替切换,因此无法实现连续的工作。
针对这一领域内存在的问题,重庆大学教授团队在 Soret 效应的基础上引入漂移电流,直接将离子电流转为可以进入外电路的电子电流,让离子热电材料实现了连续工作。
图 | 孙宽(来源:)
与此同时,他们还从理论上推演了离子-电子复合热电材料的载流子迁移规律,得到了离子-电子复合热电材料的塞贝克系数表达式,最重要的是得到了离子-电子复合热电材料的设计原则。同时,相关材料所能达到的能量密度、功率密度和热电压等各项参数都很高。