AM：通过热再生电化学循环中的结构振动熵提高低级热量收集的效率

大部分废热能以低品位热量（<100°C）的形式存在，使用传统的能量收集系统很难将其转化为可用能源。热再生电化学循环（TREC）集成了电池和热能收集功能，被认为是低品位热量收集的一个有吸引力的系统。

在此，韩国蔚山国立科技大学 Dong-Hwa Seo、Hyun-Wook Lee&新加坡南洋理工大学 Seok Woo Lee等人研究了结构振动模式在增强 TREC 系统功效中的作用。同时分析了受结构水分子数量影响的键合价的变化是如何影响振动模式。

研究发现，即使是少量的水分子也能诱导具有强结构振动能的氰化物配体的 A1g 伸缩模式，这对 TREC 系统中较大的温度系数（ɑ）有显着贡献。利用这些见解，该工作设计并实施了一种使用钠离子水电解质的高效 TREC 系统。

图1. TREC的原理和水分子在PBA结构中的作用

总之，该工作提出了一种 TREC 系统的设计，该系统通过控制结构振动熵的变化来实现高效率。研究结果表明，受结构中水分子数量影响的结构振动模式在确定结构振动熵变程度方面起着重要作用。通过拉曼光谱分析和计算模拟的结合，确定配位和间隙水分子具有调节过渡金属和氰化物配体的共价性的能力。

在没有这些水分子的情况下，Cu-N键中较强的共价键和Fe-C键中较弱的共价键增强了A1g振动模式，导致更高的结构能和大的结构熵变。因此，通过利用其固有特性可以设计出具有高热电转换效率的 TREC 系统。该研究为 TREC 系统的潜力提供了宝贵的见解，同时更深入地了解受结构振动模式调节的普鲁士蓝类似物 (PBA) 的内在特性，为增强 TREC 系统的能量收集能力开辟了新的途径。

图2. TREC全电池演示

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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