Enhanced thermal energy harvesting performance of a cobalt redox couple in ionic liquid–solvent mixtures

文献情報

出版日 2015-09-08
DOI 10.1039/C5CP04305K
インパクトファクター 3.676
著者

Manoj A. Lazar, Danah Al-Masri, Douglas R. MacFarlane, Jennifer M. Pringle


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要旨

Thermoelectrochemical cells are increasingly promising devices for harvesting waste heat, offering an alternative to the traditional semiconductor-based design. Advancement of these devices relies on new redox couple/electrolyte systems and an understanding of the interplay between the different factors that dictate device performance. The Seebeck coefficient (Se) of the redox couple in the electrolyte gives the potential difference achievable for a given temperature gradient across the device. Prior work has shown that a cobalt bipyridyl redox couple in ionic liquids (ILs) displays high Seebeck coefficients, but the thermoelectrochemical cell performance was limited by mass transport. Here we present the Se and thermoelectrochemical power generation performance of the cobalt couple in novel mixed IL/molecular solvent electrolyte systems. The highest power density of 880 mW m−2, at a ΔT of 70 °C, was achieved with a 3 : 1 (v/v) MPN–[C2mim][B(CN)4] electrolyte combination. The significant power enhancement compared to the single solvent or IL systems results from a combination of superior ionic conductivity and higher diffusion coefficients, shown by electrochemical analysis of the different electrolytes. This is the highest power output achieved to-date for a thermoelectrochemical cell utilising a high boiling point redox electrolyte.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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