Research progress on electrochemical heat engines from the perspective of thermodynamic cycles
Year: 2026
Type: article
Abstract: 电化学热机基于电极电势的温度效应, 通过不同温度下体系充放电过程的电压差输出净电功, 从而实现热电转换. 凭借工质环境友好、成本低廉等优势, 该技术在低温热能高效利用领域备受学界关注, 并在电极和电解液开发、系统运行优化方面取得了显著进展. 然而, 目前鲜有研究从基础的热力循环视角审视电化学热机的运行原理, 导致该领域仍缺乏统一的热力学分类框架. 本文在明晰电化学热机工作原理的基础上, 以热力循环构型为依据, 构建了一个统一的热力学分类框架, 将现有电化学热机划分为热再生电化学循环(包括间歇型和连续型)与电化学布雷顿循环, 为跨体系的性能比较与优化提供了共同的热力学基准. 在此基础上, 系统综述了各类循环的研究进展, 深入剖析了现有的性能优化途径, 重点探讨了温度系数提升、电解液调控及电极优化等关键策略. 此外, 本文梳理了各类电化学热机在低温热能利用、制冷及综合能源系统集成等场景中的应用. 最后, 分析了当前技术走向工程实用化所面临的关键挑战, 并对未来的重点研究方向和发展前景进行了展望, 以期为电化学热机领域的基础研究与技术转化提供参考.
Authors: Zhen Nie, Weicong Xu, Li Zhao, Ruihua Chen
Language: English
Subfield: Mechanical Engineering
Field: Engineering
Domain: Physical Sciences
Open Access status: bronze
OpenAlex ID: W7166081769
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