热电转换？有超级冷凝器就够了！

材料牛注：来自瑞典Linköping University有机电子实验室的研究人员研发出了一种可利用太阳能的超级冷凝器。该冷凝器不含稀有或有害的物质，完全可实现工业化生产，该设备已经申请了专利。

在不久的将来，将会出现一种全新的储能设备，它可以利用热能，比如：太阳能和工业过程余热。该设备可以将热能转化为电能存储起来，使用的时候便可以释放电能。这个结果最近被发表在Energy Environmental Science杂志上。

简单地说，超级冷凝器就是储能器：即一种在两电极之间填充有带电粒子（离子）的一种电池。电荷紧挨着电极（通常为碳纳米管）存储。制备该装置时，研究人员利用了一种有趣的物理现象即：如果一个超级电容器暴露在有一定温度梯度（即一边热一边冷）的环境中，离子会向着冷端移动，这个过程就产生了电流。将这种热电效应应用于发电时，热能到电能之间的转换效率取决于所使用的电解液和环境温差的大小。

多年来，有机电子实验室的研究人员一直执着于研究由离子和导电聚合物组成的液态电解质。带正电荷的离子一般比较小，运动速度快，而带负电荷的聚合物分子则大且重。当一端电极被加热，而另一端被冷冻时，小且运动快速的离子就朝向冷端移动，而大而重的聚合物链则保持不动。因为这些粒子是离子，而不是电子，所以它们都贴近于金属电极。这时产生的电荷都储存在贴近金属电极的碳纳米管内，并且可以根据需要随时释放电荷。

博士后赵丹和王慧以及博士生Zia Ullah Khan经过多年坚持不懈的实验终于找到了合适的聚合物。他们制造的电解质将热能转化为电能的能力是普通电解质的100倍。

Crispin教授说：“目前，我们还不知道为什么能达到这个效果。但事实上,相对于目前的超级冷凝器和热电机，我们的设备的能量存储和转换可高达传统设备的2500倍。”

这种电解液所用的材料都是无害、简单以及廉价的，并且在室温下很稳定也很容易操控。例如：离子驱动热电超级冷凝器就因此有了通过储存太阳能来发电的可能性。该研究申请了两项专利，研究人员希望研究成果能开辟一个能够工业化批量生产的全新的能源存储方式。

原文参考链接：Researchers at the Laboratory for Organic Electronics at Linköping University, Sweden, have created a supercondenser that can be charged by the sun. It contains no expensive or hazardous materials, has patents pending, and it should be fully possible to manufacture it on an industrial scale

论文地址：http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2016/EE/C6EE00121A

感谢材料人网编辑部丁菲菲提供素材