基于高性能液体材料，来自中国科学院上海硅酸盐研究所和美国西北大学的科学家们制造了一种Cu 2 Se / Yb 0.3 Co 4 Sb 12热电模块，该模块具有8个n型Ni / Ti / Yb 0.3 Co 4 Sb 12腿和8个p型Ni / Mo / Cu 2 Se腿。
他们的战略超越了基于传统TE材料的TE模块的正常设计，从而实现了9.1%的高能量转换效率和出色的服务稳定性。该研究发表在焦耳。
基于传统材料的热电模块的通常设计仅需要通过优化材料腿的几何形状和界面来实现高效率或高功率输出。然而，液体状离子带来了新的挑战，并且基于液体状材料的热电模块的设计必须包括服务稳定性。
在使用期间，液体状材料(V a)上的电压与p腿和n腿的横截面积之比(A p / A n)直接相关。如果液体状材料是p型，则较大的A p / A n将导致较小的V a并因此在使用期间具有更好的稳定性。
在这项研究中，科学家们开发了两种基于液体材料的TE模块。他们选择Cu 2 Se和Cu 1.97 S作为p型腿，并选择Yb 0.3 Co 4 Sb 12填充方钴矿用于n型腿。结果表明，Cu 1.97 S / Yb 0.3 Co 4 Sb 12 TE模块在使用过程中不稳定，而当A p / A n高于4 时，Cu 2 Se / Yb 0.3 Co 4 Sb 12 TE模块非常稳定。。
三维数值分析表明，高能量转换效率要求A p / A n在2到8之间。因此，需要4到8之间的A p / A n值以同时最大化转换效率并实现良好的稳定性。
科学家们认识到Cu 2 Se / Yb 0.3 Co 4 Sb 12热电模块的最大能量转换效率为9.1%，这是高温热电模块中创纪录的能量转换效率。长期老化测试证实了模块的良好稳定性。
该策略还可用于设计基于其他液体材料(如Ag 9 GaSe 6和Zn 4 Sb 3)的新TE模块。
热电技术可实现热电直接转换。由于无噪音，无活动部件和高可靠性的优点，作为非常有效地利用能量的替代方式，它引起了极大的关注。