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光催化增强热电材料研究取得新进展
本文转自：中国科学报
光催化增强热化学电池的示意图。西北工业大学供图
本报讯（见习记者严涛）西北工业大学教授李炫华团队提出利用光催化增强热电材料的多功能器件设计思路，解决了热化学电池长期面临的电解质离子大浓差难以构建的关键难题，实现了功能器件电能和氢能的协同制备，为未来多元化能源的有效开发和创新设计提供了核心关键技术。日前，相关成果发表于《科学》。
低品位热能广泛存在于环境和工业过程中，例如太阳能、地热能，以及车辆、电子元器件发热等。由于缺乏经济高效的能源回收技术，这部分能量基本被废弃。传统的热电技术在热功率方面存在限制，通常仅能提供较低的热功率。
热化学电池作为打破这一限制而提出的一种有效替代品，可以提供更高的热功率，达到每度每毫伏水平。理论分析认为，热功率与氧化还原离子之间的熵差以及电池冷热两端的离子浓度差有关。
李炫华团队基于热化学电池和光催化都使用氧化还原离子对的特点，提出了一个设想——通过光催化方法原位提高热化学电池离子的浓度差，并巧妙“共享”两种氧化还原离子对，从而增强热功率的输出。
研究团队构建了一个由36个单元组成的大面积光催化增强热化学电池，并在西安进行了实地测试。在室外光照6小时后，电池产生了4.4伏的开路电压和20.1毫瓦的功率，同时产生了0.5毫摩尔的氢气和0.2毫摩尔的氧气。这使得系统能够满足小型电子设备对电能的需求，同时为氢能生产提供了一种绿色、高效的解决方案。
《科学》同期发表了一篇观点文章，重点报道了该研究成果。观点文章中使用“第一步”“创纪录的热功率表现”“提供了基本设计原则”和“开辟了一条令人兴奋的新路线”等论述，对该研究工作给予高度评价，并指出光催化策略为热化学电池器件的优化提供了新见解，具有重要的指导意义。
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快照生成时间：2023-07-26 08:45:07
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