近日，南方科技大学刘玮书团队联合香港城市大学教授冯宪平团队开发出一种新型准固态离子热电循环系统，实现在昼夜温差条件下的高效、持续能量收集。成果发表于《自然—通讯》。

随着全球对可持续能源需求的日益增长，如何利用好环境中的工业废热、地热、昼夜温差等广泛存在的低品位热能成为研究热点。但传统热电转换技术依赖于空间温度梯度，而昼夜温差这种时间域热源，因难以持续捕获而长期未被有效利用。

为此，研究团队创新性地提出了一种时间域离子热电循环系统，通过设计具有相反温度系数的两种凝胶电解质，结合温度自适应自再生策略，实现了在昼夜温差条件下的高效、持续能量收集。

该系统采用聚丙烯酰胺-聚乙烯吡咯烷酮双网络水凝胶为载体，分别负载三碘化钾/碘化钾和铁氰化钾/亚铁氰化钾两种氧化还原电对，并共享钾离子作为公共抗衡离子。通过精准调控临界再生温度位于高低温之间，该系统可在每个热循环中自动重置电压，实现长期稳定运行。

研究结果显示，在60°C至10°C的循环温差条件下，该系统实现了每循环3.28千焦耳每平方米的高能量密度，相对卡诺效率高达8.39%，在300次循环后仍保持90%以上的能量输出，展现出优异的循环稳定性与环境适应性。

研究团队进一步开发了5×5柔性集成模块，成功应用于模拟沙漠与高原等极端温差环境中，实现了对LED阵列和数字温湿度计等电子设备的直接供电，验证了其在全球范围内捕获时间域热能的巨大潜力。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-025-63645-2