近日，力學與安全工程學院王珂教授、宋東興研究員課題組在離子熱電運行模式和連續(xù)發(fā)電研究中取得重要進展。離子熱電材料塞貝克系數可達電子熱電材料的100倍以上，在低成本、柔性化、自修復、易加工等方面有顯著優(yōu)勢，為微電子器件自供能、高靈敏傳感應用和熱電效率提升開辟了全新途徑。

由于離子不能直接進入外電路，只能聚集在電極處，通過電容器模式間歇性地輸出電能，嚴重降低了離子熱電效率和實用性。研究團隊與清華大學張興教授、馬維剛副教授課題組合作，開發(fā)了離子熱電傳送帶運行模式，以熱驅動離子拖曳電子形成持續(xù)電子電流，克服了電容器模式對離子累積和熱源交換的依賴，實現了恒定溫差下的連續(xù)發(fā)電。多模塊串聯器件測試表明，傳送帶模式具有優(yōu)異的穩(wěn)定性和可擴展性，發(fā)電功率和效率比電容器模式有數量級的提升。其揭示了陽離子吸附于電子導體表面并與電子“綁定”的微觀機制，直觀展示了離子遷移過程中電子的伴隨移動，推導獲得了傳送帶模式的功率因子和熱電優(yōu)值系數表達式，為性能的進一步提升指明了方向。

相關成果以“傳送帶模式實現連續(xù)的離子熱電轉換”（Conveyor mode enabling continuous ionic thermoelectric conversion）為題發(fā)表于國際權威期刊《焦耳》上。力學院宋東興研究員和清華大學博士生趙春雨為文章的共同第一作者，清華大學航院馬維剛副教授為該文章的通訊作者，合作者包括力學院王珂教授、清華大學張興教授等，鄭州大學為第一完成單位。本研究得到了國家自然科學基金、國家博新計劃和博士后基金等項目的資助。

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https://www.cell.com/joule/abstract/S2542-4351(24)00357-X

離子熱電傳送帶模式原理與串聯器件連續(xù)發(fā)電演示