近日，我院王珂教授、宋东兴研究员团队在高温无机离子热电转换领域取得新进展。研究团队提出“氧介导”离子热电工作模式，利用环境氧气与无机氧化物之间的动态氧交换，支持高温条件下的持续离子输运与稳定电能输出，为离子热电技术拓展至高温余热利用提供了新思路。相关成果以“High-Temperature Inorganic Ionic Thermoelectrics Enabled by an Oxygen-Mediated Operational Mode”为题，发表于化学领域国际权威学术期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）。

热电技术能够将温差直接转化为电能，在余热回收与热传感领域具有应用潜力。离子热电材料因具有较大的热电势而受到关注，但现有研究主要集中于近室温工作的聚合物凝胶及水凝胶体系，其耐热性、离子输运能力和持续输出性能限制了高温应用。如何在耐高温无机材料中保持离子热电的大热电势优势，并实现稳定负载输出，是该领域需要解决的关键问题。

针对这一挑战，研究团队以钆、锗共掺杂氧化铈（GGDC）为离子传输介质，构建了具有对称银电极的全固态离子热电器件。在高温激活下，材料中的氧空位参与环境氧气的捕获与晶格氧交换；温度梯度驱动氧离子由热端向冷端净迁移，使热端和冷端的可逆氧交换分别偏向氧并入与氧析出。通过氧离子热扩散与界面氧化还原过程的耦合，环境氧气作为外部氧库参与维持氧交换与离子输运，支持器件在持续温差下向外部负载供电。测试发现，在20 K温差下，由9个单元串联构成的热电模块在上述富氧条件下实现3.53 V开路电压，无需额外升压电路即可点亮两颗串联LED，并保持超过24 h的稳定运行，展示了这一工作模式的器件集成潜力。

氧介导高温无机离子热电工作模式示意图（论文图1A）

该研究建立了以环境氧交换支持高温离子热电持续输出的工作模式，将无机氧化物的耐高温特性与离子热电的大热电势响应相结合，为含氧环境中的高温热电转换器件设计提供了新的研究路径，也为进一步探索高温温差检测与热流传感奠定了基础。

郑州大学力学与安全工程学院为论文第一署名单位，王珂教授、宋东兴研究员为论文通讯作者，学院博士生杨嘉琪为论文第一作者。该研究工作获得了中国国家自然科学基金（项目编号52650009和52406115）、河南省自然科学基金（项目编号262300421103）、郑州大学青年学生基础研究项目（项目编号ZDBJ2026055）的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.8734072

（业务审核 王利霞）