Research progress on electrochemical heat engines from the perspective of thermodynamic cycles

电化学热机基于电极电势的温度效应, 通过不同温度下体系充放电过程的电压差输出净电功, 从而实现热电转换. 凭借工质环境友好、成本低廉等优势, 该技术在低温热能高效利用领域备受学界关注, 并在电极和电解液开发、系统运行优化方面取得了显著进展. 然而, 目前鲜有研究从基础的热力循环视角审视电化学热机的运行原理, 导致该领域仍缺乏统一的热力学分类框架. 本文在明晰电化学热机工作原理的基础上, 以热力循环构型为依据, 构建了一个统一的热力学分类框架, 将现有电化学热机划分为热再生电化学循环(包括间歇型和连续型)与电化学布雷顿循环, 为跨体系的性能比较与优化提供了共同的热力学基准. 在此基础上, 系统综述了各类循环的研究进展, 深入剖析了现有的性能优化途径, 重点探讨了温度系数提升、电解液调控及电极优化等关键策略. 此外, 本文梳理了各类电化学热机在低温热能利用、制冷及综合能源系统集成等场景中的应用. 最后, 分析了当前技术走向工程实用化所面临的关键挑战, 并对未来的重点研究方向和发展前景进行了展望, 以期为电化学热机领域的基础研究与技术转化提供参考.