物質輸送を改善する方法として、電解質に他の化合物を添加するも良好な結果を示している。例えば、多層カーボンナノチューブ（MWCNT）をイミダゾリウムベースのILに添加すると、浸透したネットワークの形成やイオン対解離の増加などの要因により、溶液のオーミック抵抗が低下した42。それにより、CNTを、[C₃mim][NTf₂]を含む電解液に添加した場合、撹拌した状態では、出力が30%増加した。しかし0.1M Co2+/3+bpy₃を[C₂mim][NTf₂]に添加した場合には出力が低下した。これはCNTの添加時に粘度が20％増加し、増加した伝導率の影響を上回ったためであった。このグループの別の研究では、CNTとポリ（3,4-エチレンジオキシチオフェン）-ポリ（スチレンスルホネート）（PEDOT：PSS）の両方をフェリシアン/フェロシアン化物電解質を含有した静的セルに添加することにより、サーモセルの出力が増加した44。これはPEDOT：PSSの添加により界面電荷移動抵抗が下がることに加え、電解液中の電荷キャリアの数が増加したためで、出力が約30％改善した。魅力的なアプローチは、物質輸送特性を改善するのではなく、システムの熱力学を変えるために添加剤加える手法である。この方法では、温度依存性のホスト-ゲスト相互作用を利用してI-/I3-電解質にα-シクロデキストリンを添加する。低温では、I3-分子はα-シクロデキストリンによってカプセル化され、酸化還元活性なI3-種の濃度を効果的に低下させ、平衡をシフトさせてI-をI3-に酸化する。高温電極では、α-シクロデキストリン-I3-錯体の解離が起こり、I3-の還元が促進される。さらに、カプセルを介して化学種の平衡濃度を変化させることにより、ネルンスト方程式46から、セル全体の電位差を増加させることができる。このホスト-ゲスト相互作用は、ゼーベック係数を0.86から1.45mV K-1に増加させた。
宮城県仙台市で生まれ、父親は群馬県沼田市出身である。開成高等学校を経て東京大学経済学部で根岸ゼミに学んで卒業する。1994年に通商産業省へ入省し、2003年にハーバード大学ケネディスクールを修了する。2010年第22回参議院議員通常選挙で、2007年第21回参議院議員通常選挙で落選した義父の上野公成は、自由民主党ではなくみんなの党から立候補を模索するも、みんなの党は6月5日に公認しない意向を伝えた。義父の陣営から立候補を打診されてみんなの党から公認を受け、6月14日に住所を群馬県高崎市に移して自身の姓も小林から上野に改めた。6月11日に経産省に辞職の意向を伝え、内閣府科学技術政策・イノベーション担当参事官補佐を最後に退官した。宏史の立候補に伴い、義父の公成は身内である宏史の他党からの立候補を理由に、自民党を離党した。宏史は参院選にみんなの党公認で比例区から立候補し、初当選した。2012年9月に日本維新の会へ参加する意向を表明し、みんなの党に離党届を提出した。上野のほかに参院議員の比例区選出小熊慎司と桜内文城も離党を表明したが、当初は比例区選出の3人の離党にみんなの党は反発し、上野と桜内の離党届を9月25日付けで受理して両名に議員辞職を勧告した。小熊はみんなの党所属の議員に新党参加を呼びかけたことから、11月20日に除籍処分とした。11月に維新・みんな両党の間で協議し、みんなの党から維新の会に移籍した3人は参院議員を辞職して第46回衆議院議員総選挙に維新公認で立候補し、みんなの党の次点以下の候補が繰り上げ当選により事実上みんなの党に議席を返上することで決着した。2019年10月から12月まで日本維新の会国会議員団総務会長を務めた。参議院議員を辞職して第46回衆議院議員総選挙に日本維新の会公認で群馬1区から立候補し、選挙区で自民党前職の佐田玄一郎にダブルスコアの大差で敗れたが、重複立候補した比例北関東ブロックで復活して当選した。2014年8月1日に日本維新の会が分党した次世代の党の結党に参加した。11月27日に群馬県庁で、次世代の党の公認を辞退して無所属で第47回衆議院議員総選挙に立候補すると記者会見し、自民党前職の佐田に約7千票差まで迫るも、落選した。2017年9月27日、第48回衆議院議員総選挙は群馬1区から立候補せず、同区で立候補を予定している尾身朝子衆議院議員の支援に回る意向を表明し、上野は比例南関東ブロックで自民党の公認を受けた。自民党から比例南関東ブロック単独32位で立候補し、上位登載者の多くが選挙区で当選したため、自民党が比例南関東ブロックで獲得した8議席中8番目で当選し、3年ぶりに国政に復帰した。11月2日に細田派へ入会した。2018年に第4次安倍改造内閣で厚生労働大臣政務官（年金、労働分野担当）に任命された。2019年1月16日に締め切られた山本一太参議院議員の群馬県知事選挙立候補に伴う群馬県選挙区の候補者公募に上野を含む12人が応募し、上野は二次審査を通過するが、最終審査で落選した。公募の結果、元群馬県議会議員の清水真人が公認された。2019年8月28日に、外国人在留資格認定証明書の交付をめぐる口利き疑惑報道を受けて、厚生労働大臣政務官を辞任した。上野は「法令に反する口利きをした事実はない。政務官の立場にあることで誤解を招きかねないとの指摘もあることから職を辞する。」「体調を崩し役所に出ることがままならない。」などと説明した。