开发新型准固态离子热电循环系统_新浪科技

本报讯（记者刁雯蕙）近日，南方科技大学教授刘玮书团队联合香港城市大学教授冯宪平团队，开发了一种新型准固态离子热电循环系统，能实现在昼夜温差条件下的高效、持续能量收集。相关成果发表于《自然-通讯》。

随着全球对可持续能源需求的日益增长，如何利用好环境中的工业废热、地热、昼夜温差等广泛存在的低品位热能成为研究热点。但传统热电转换技术依赖空间温度梯度，而昼夜温差这种时间域热源因难以持续捕获而长期未被有效利用。为此，研究团队创新性地提出了一种时间域离子热电循环系统，通过设计具有相反温度系数的两种凝胶电解质，结合温度自适应自再生策略，实现了在昼夜温差条件下的高效、持续能量收集。

该系统采用聚丙烯酰胺-聚乙烯吡咯烷酮双网络水凝胶为载体，分别负载三碘化钾/碘化钾和铁氰化钾/亚铁氰化钾两种氧化还原电对，并共享钾离子作为公共抗衡离子。通过精准调控临界再生温度，该系统可在每个热循环中自动重置电压，实现长期稳定运行。研究结果显示，在60至10摄氏度的循环温差条件下，该系统实现了每循环3.28千焦耳每平方米的高能量密度，相对卡诺效率高达8.39%，在300次循环后仍保持90%以上的能量输出，展现出优异的循环稳定性与环境适应性。

研究团队进一步开发了5×5柔性集成模块，成功应用于模拟沙漠与高原等极端温差环境，实现了对LED阵列和数字温湿度计等电子设备的直接供电，验证了其在全球范围内捕获时间域热能的巨大潜力。