《ACS能源快报》（ACS Energy Letters）（一区TOP，影响因子22.0）在线刊发了能源与动力工程学院钱鑫教授与杨荣贵教授的编辑推荐（Editor’s Choice）论文“Thermodynamics of Ionic Thermoelectrics for low-grade heat harvesting”，华中科技大学为唯一通讯单位。

全球向环境耗散的废热中50%以上是温度低于100℃的低品位热能，总量高达85 PWh/年。对低品位热能的高效回收利用对实现“双碳”目标具有重要意义。近年来，以离子作为电荷和能量载流子的离子热电材料(i-TE)与器件引起了广泛兴趣，因其具有高达若干至上百mV/K的超高热电势，为回收低品位热能提供了新的技术路径。然而，目前研究热电普遍集中于进一步提高热电势，而忽略了非平衡态下离子输运、电化学反应动力学对器件效率的影响。

本论文阐明了影响i-TE器件效率的非平衡热力学机理，分析了传热、离子输运、反应势垒等因素对效率的影响规律，并从熵的角度总结并且分析了现有文献中提升离子热电器件功率与效率的可行方法。论文还进一步提出，不同于半导体热电材料，离子热电器件无法仅基于材料性质定义热电优值(ZT)；通过对离子输运、电化学反应、传热的耦合分析，严格推导出了热离子电容与热化电池等离子热电器件的正确热电优值定义，并能够准确描述离子热电中传热、传质、电化学反应对器件效率的协同影响（图1）。论文针对i-TE热电器件仍然面临的挑战与未来的研究方向也进行了讨论与总结。

图1. 离子热电器件的非平衡态热力学过程与器件效率

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.3c02448