DOI: 10.3390/e26100872
原文链接：https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11507636/
在SOFC中，经典的电解质包括YSZ，SDC，GDC，LSGM等，其核心性质包括高氧离子导电性、化学稳定性、低电子导电性等。在SOFC相关材料研究中，由于这些经典电解质都比较成熟，研究者普遍关注阴极材料，提升阴极材料的ORR动力学等。然本论文则针对经典电解质8YSZ和10Sc1CeSZ的离子传输熵和珀尔帖系数进行了系统研究。
作者通过实验确定了 8YSZ 和 10Sc1CeSZ 电解质的离子传输熵，以便精确模拟固体氧化物电池 (SOC) 中的热传输。直接计算了对热管理至关重要的珀尔帖系数，突出了电池中的可逆热传输效应。虽然文献中提供了 8YSZ 的数据，为比较提供了基础，但10Sc1CeSZ的结果显示塞贝克系数略小，但传输离子熵较高。
传输熵也通过理论计算得到验证，并且在比较不同的电池操作模式（O2||O2−||O2 和 H2、H2O||O2−||O2）时显示出最小的偏差。显示了离子传输熵对电极总热量和部分热量产生的影响。温度对热量产生的影响最大，因此离子熵也起着一定的作用。最后，所有均质相的 8YSZ 的珀尔帖系数与文献值一致。
对珀尔帖效应的物理解释是：电荷载体在导体中运动形成电流。由于电荷载体在不同的材料中处于不同的能级，当它从高能级向低能级运动时，便释放出多余的能量；相反，从低能级向高能级运动时，从外界吸收能量。能量在两材料的交界面处以热的形式吸收或放出。
流行的电子冰箱用的半导体致冷器就采用了珀尔帖效应。
电流的方向决定了吸收还是产生热量，发热（制冷）量的多少与电流的大小成正比，比例系数称为“珀尔帖系数”。
Schematic illustration of the oxygen concentration cell divided into the individual subsystems (I–V).
Measuring chamber: (1) sample, (2) inconel block with channels, (3) housing, (4) Pt mesh, (5) ceramic plate with channels and heater, (6) Pt wires.
Seebeck coefficients αS,O2 in the operation of an oxygen concentration cell for experiment (1): 8YSZ and 10Sc1CeSZ.
Seebeck coefficients αS,O2 in the operation of an oxygen cell for experiments (2) and (3): 8YSZ and 10Sc1CeSZ.
Seebeck coefficients αS,tot in the operation of a H2/H2O−O2 cell for experiment (4): 8YSZ and 10Sc1CeSZ. The solid lines within a measurement series are used for clear visualization.
Seebeck coefficients αS,tot in the operation of a H2/H2O−O2 cell for experiment (5): 8YSZ and 10Sc1CeSZ. The solid lines within a measurement series are used for clear visualization.
Seebeck coefficients αS,tot in the operation of a H2/H2O−O2 cell for experiment (6): 8YSZ and 10Sc1CeSZ. The solid lines within a measurement series are used for clear visualization.
Total heat production and the partial heat production at the electrodes for four different scenarios: 1. Reference scenario (a). 2. Variation in the transported entropy of the ion (b). 3. Change in oxygen partial pressure fromPO2=0.21 bar to PO2=1 bar (c). 4. Change in temperature from T=973.15 K to T=1173.15 K (d).
