近日，理学院光电信息科学与工程系2020级本科生大创团队在高温燃料电池的废热回收利用与热电联产方面取得重要研究进展，研究成果以“Thermodynamic analysis and parameter optimization of a hybrid system based on SOFC and graphene-collector thermionic energy converter”为题发表在热力学与能源利用领域顶级期刊《Energy Conversion and Management》（中科院一区Top期刊，影响因子：11.533）。光科2001本科生丁奥和孙鸿哲为论文的共同第一作者，理学院张欣副教授为论文的唯一通讯作者。该项工作的合作者为Bangladesh University of Engineering and Technology的Ehsanur Rahman助理教授以及福州大学郭君诚副教授。该研究工作得到了江苏省自然科学青年基金项目的资助。
从固体氧化物燃料电池（简称SOFC）中释放的废热包含巨大的能量，可以被进一步回收用于热能级联利用，是目前的热门研究领域。然而，目前已报道的热电能量转换器件由于低转换效率或功率密度等因素限制了SOFC的废热回收能力，无法用于高效的热电联产。为了应对这一挑战，该工作提出了一种新型的混合系统，将SOFC与石墨烯集电极的热离子能量转换器（简称GTEC）结合起来，其中GTEC收集SOFC产生的高品位废热并产生额外的电力。研究发现，该混合系统的最大功率密度在工作温度为1073 K时可以达到0.774 W/cm2，是单独SOFC的1.20倍，这表明混合系统的输出性能有了相当大的提高。与其他基于SOFC的混合系统相比，SOFC-GTEC提供了更好的输出性能，从而证实了GTEC相比其他的能量收集装置可以更有效地利用SOFC产生的废热。这项工作为SOFC-GTEC混合系统的优化设计和参数分析提供了关键的理论指导，从而为开发高性能的SOFC热电联产系统铺平了道路。
一直以来，理学院高度重视本科生教学、科研等专业素质的培养，帮助学生不断成长，在指导本科生大创方面取得了一系列丰硕研究成果。
论文链接为https://doi.org/10.1016/j.enconman.2023.117327
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