熱電材料促進催化過程為提高能源效率和改善環境提供解決方案
隨著人類社會的快速發展，對能源的需求出現了爆炸性成長。然而，現階段一次能源的利用效率不足40%，其餘部分以餘熱的形式流失，造成了嚴重的能源浪費，加劇了環境問題。熱電材料對於將熱能轉化為電能和減少浪費至關重要，在自然和工業熱梯度的推動下，熱電材料的用途已從熱回收擴展到催化。
熱電材料作為一種能夠直接將熱能轉化為電能的新能源材料，在餘熱回收領域日益受到關注。當熱電材料兩端有溫差時，材料內部就會產生熱電動力，進而達到熱能到電能的轉換。
除了用作發電機，熱電材料近年來也為催化反應開闢了新方向。自然界和工業生產中廣泛存在的熱所造成的微小溫度梯度（<100 °C）為催化反應提供了足夠的驅動力。
這使得低品位廢熱資源得以再利用，以驅動不同的催化過程，如氫氣生產、有機合成、環境淨化和生物醫學應用。它為提高能源利用效率、節能減排和綠色催化提供了新的解決方案。
TECatal 系統的工作模式：(a) 混合結構模式、(b) 單相模式、(c) PN 奈米結模式和(d) 熱電偶模式。 TECatal 材料在以下方面的潛在應用：（e）生產H2 和還原CO2；（f）腫瘤治療；（g）汽車廢氣處理；以及（h）用於室內空氣淨化的窗玻璃塗層。來源：中國科學出版社
基於這一新興領域的最新進展，江蘇大學量子與永續發展技術研究院的團隊提出了熱電催化（TECatal）的概念性應用方向，並有系統地總結了現有的熱電催化材料和工作模式。提出了四大工作模式，包括混合結構模式、單相模式、PN奈米結模式和熱電偶電池模式。
研究探討如何透過優化熱電性能、能帶工程、微結構和穩定性來提高熱電催化材料的性能。此外，也提出並討論了熱電催化材料在綠色能源、腫瘤治療和環境治理等領域的應用前景，為該領域的未來發展提供了重要參考。
編譯自: ScitechDaily