UNIST和南洋理工大学的研究人员开发了一种热再生电化学循环(TREC)系统，提供了一种将低品位热量转化为可用能量的新方法。通过了解结构振动模式的作用，特别是在水分子中，该系统显示出改善小温差能量转换的潜力。TREC系统的这些进步可能会彻底改变可穿戴技术和二次电池中低品位热量的使用。

　　一组研究人员开发了一种突破性的TREC系统，有效地控制了系统的运行利用结构振动模式，将低品位的热量转化为能量。这一进步可能会改变能源行业可穿戴技术和seco的反转ndary电池。

　　蔚山国立科学技术研究院(UNIST)能源化学工程学院的李铉旭教授和徐东华教授领导的研究小组与新加坡南洋理工大学的李石宇教授合作，在利用低热源(<100°C)进行高效能量转换方面取得了重大突破。他们开创性的工作重点是开发一种高效的热再生电化学循环(TREC)系统，能够将微小的温差转化为可用的能量。

　　图1所示。示意图显示了电池和TREC系统的不同机制。而电池系统(左)损失了一些储存的能量作为不可用的能量，TREC系统(右)可以在电池循环过程中将低品位的废热转化为电化学能量。信贷:UNIST

　　当涉及到有效利用低品位热源时，传统的能量收集系统面临挑战。然而，TREC系统提供了一个有吸引力的解决方案，因为它们将电池功能与热能收集功能集成在一起。在本研究中，研究小组深入研究了结构振动模态对提高TREC系统效能的作用。

　　通过分析共价键的变化如何影响振动模式——特别是对结构水分子的影响——研究人员发现，即使是微量的水也会在氰化物配体的A1g拉伸模式中引起强烈的结构振动。这些振动极大地提高了TREC系统的温度系数。基于这些见解，该团队设计并实现了一种使用钠离子基水性电解质的高效TREC系统。

　　图2。TREC原理及水分子在PBA结构中的作用。(上)去除水分子对CuHCFe结构和共价变化的影响(-ICOHP/eV)。给出了Cu─N和Fe─C键的平均-ICOHP值以及6个Fe─C键-ICOHP值的标准差。(中)水分子对氰化物配体拉伸振动模式的影响。(底部)d) TREC全细胞和半细胞收获的功量。最低温度为10℃，最高温度为60℃。基于O/Cu-x，将整个电池的电流密度设置为0.5 C (30 mA g?1)。信贷:UNIST

　　“这项研究为结构振动模式如何提高TREC系统的能量收集能力提供了有价值的见解，”Lee Hyun-Wook教授解释说。“我们的发现加深了我们对普鲁士蓝类似物的内在特性的理解，这些特性受这些振动模式的调节，为改进能量转换开辟了新的可能性。”

　　TREC系统的潜在应用是巨大的，特别是在可穿戴技术和其他存在小温差的设备中。通过有效地捕获低热量并将其转化为可用能量，TREC系统为下一代二次电池的发展提供了一条有希望的途径。

　　图为，UNIST能源化学工程学院李贤旭教授(左)和研究小组。信贷:UNIST

　　参考文献:“通过结构振动熵提高热再生电化学循环中低等级热收集的效率”，由Ahreum Choi, You-Yeob Song, Juyoung Kim, Donghyeon Kim, Min-Ho Kim, Seok Woo Lee, Dong-Hwa Seo和Hyun-Wook Lee, 2023年7月3日，Advanced Materials。DOI: 10.1002 / adma.202303199

　　本研究得到了UNIST 2023研究基金，个人基础科学与工程研究计划和国家材料研究数据中心的支持，通过韩国国家研究基金会(NRF)，由科学和信息通信技术部(MSIT)资助。

　　摘要。

　　大多数废热以低品位热(<100°C)的形式存在，使用传统的能量收集系统将其转化为可用的能源非常困难。热再生电化学循环(TREC)集成了电池和热能收集功能，被认为是一种有吸引力的低品位热量收集系统。本文研究了结构振动模态对提高TREC系统效能的作用。分析了受结构水分子数目影响的键合共价的变化对振动模式的影响。研究发现，即使是少量的水分子也可以诱导氰化物配体的A1g拉伸模式，具有较强的结构振动能量，这对TREC体系中较大的温度系数有重要作用。利用这些见解，设计并实现了使用钠离子基水性电解质的高效TREC系统。这项研究为TREC系统的潜力提供了有价值的见解，为结构振动模式调节普鲁士蓝类似物的内在特性提供了更深入的理解。这些见解为提高TREC系统的能量收集能力开辟了新的可能性。

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