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?AM：通過熱再生電化學(xué)循環(huán)中的結(jié)構(gòu)振動(dòng)熵提高低級(jí)熱量收集的效率

大部分廢熱能以低品位熱量（<100°C）的形式存在，使用傳統(tǒng)的能量收集系統(tǒng)很難將其轉(zhuǎn)化為可用能源。熱再生電化學(xué)循環(huán)（TREC）集成了電池和熱能收集功能，被認(rèn)為是低品位熱量收集的一個(gè)有吸引力的系統(tǒng)。

在此，韓國蔚山國立科技大學(xué) Dong-Hwa Seo、Hyun-Wook Lee&新加坡南洋理工大學(xué) Seok Woo Lee等人研究了結(jié)構(gòu)振動(dòng)模式在增強(qiáng) TREC 系統(tǒng)功效中的作用。?同時(shí)分析了受結(jié)構(gòu)水分子數(shù)量影響的鍵合價(jià)的變化是如何影響振動(dòng)模式。?

研究發(fā)現(xiàn)，即使是少量的水分子也能誘導(dǎo)具有強(qiáng)結(jié)構(gòu)振動(dòng)能的氰化物配體的 A1g 伸縮模式，這對(duì) TREC 系統(tǒng)中較大的溫度系數(shù)（ɑ）有顯著貢獻(xiàn)。?利用這些見解，該工作設(shè)計(jì)并實(shí)施了一種使用鈉離子水電解質(zhì)的高效 TREC 系統(tǒng)。

圖1. TREC的原理和水分子在PBA結(jié)構(gòu)中的作用

總之，該工作提出了一種 TREC 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)通過控制結(jié)構(gòu)振動(dòng)熵的變化來實(shí)現(xiàn)高效率。?研究結(jié)果表明，受結(jié)構(gòu)中水分子數(shù)量影響的結(jié)構(gòu)振動(dòng)模式在確定結(jié)構(gòu)振動(dòng)熵變程度方面起著重要作用。?通過拉曼光譜分析和計(jì)算模擬的結(jié)合，確定配位和間隙水分子具有調(diào)節(jié)過渡金屬和氰化物配體的共價(jià)性的能力。?

在沒有這些水分子的情況下，Cu-N鍵中較強(qiáng)的共價(jià)鍵和Fe-C鍵中較弱的共價(jià)鍵增強(qiáng)了A1g振動(dòng)模式，導(dǎo)致更高的結(jié)構(gòu)能和大的結(jié)構(gòu)熵變。?因此，通過利用其固有特性可以設(shè)計(jì)出具有高熱電轉(zhuǎn)換效率的 TREC 系統(tǒng)。該研究為 TREC 系統(tǒng)的潛力提供了寶貴的見解，同時(shí)更深入地了解受結(jié)構(gòu)振動(dòng)模式調(diào)節(jié)的普魯士藍(lán)類似物 (PBA) 的內(nèi)在特性，為增強(qiáng) TREC 系統(tǒng)的能量收集能力開辟了新的途徑。

圖2. TREC全電池演示

Enhancing Efficiency of Low-Grade Heat Harvesting by Structural Vibration Entropy in Thermally Regenerative Electrochemical Cycles, Advanced Materials 2023 DOI: 10.1002/adma.202303199

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