ナノ構造制御技術を用いた複合材料化による新規磁気熱電変換性能向上手法の確立
| Project/Area Number |
22K14195
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
Basic Section 19020:Thermal engineering-related
|
|---|
| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
三浦 飛鳥 九州工業大学, 環境エネルギー融合研究センター, 助教 (10911274)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
|
| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
|
|---|
| Keywords | 熱電変換 / ハロゲン化ペロブスカイト / 強磁性体 / 異常ネルンスト効果 / 熱工学 / 複合材料 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
磁気熱電効果は、強磁性体金属において温度勾配および磁化の両方に直交した方向に電場が生じる横型熱電効果である。一方で、従来の熱電効果は温度勾配と平行な方向に電場が生じる縦型熱電効果である。磁気熱電効果に基づく横型熱電発電は、従来の縦型熱電発電にはない様々なメリットを有するが、出力が小さいことが実用化に向けた大きな課題となっている。本研究では、強磁性体金属中の横熱電出力に加え、従来の熱電材料の性能向上に適用されてきたナノ構造化技術を用いて、従来にはないナノ構造化材料技術を用いた材料複合化による磁気熱電変換材料の出力増強・高効率化手法の確立を目指す。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
ゼーベック駆動横型熱電効果の高出力に向けた基礎材料の探索を推進した。ゼーベック駆動横型熱電効果とは、強磁性体と熱電半導体を組み合わせて閉回路を構築した系において温度勾配と直交する方向に強磁性体単体より大きな熱起電力が発生する現象である。本研究では熱電半導体としてハロゲン化ペロブスカイトに注目した。ハロゲン化ペロブスカイトは、簡易な塗布プロセスにより薄膜合成が可能な材料であり、環境負荷の低い元素のみで構成することもできるため、次世代太陽電池として期待されている材料である。また、ハロゲン化ペロブスカイトは特異な低熱伝導率と高い電気特性を有することから、ゼーベック駆動横型熱電効果における熱電半導体として適していると考えた。本研究では、真空蒸着法・スピンコート法を組み合わせたプロセスおよびスピンコート法のみを用いたプロセスの、2種類のCs2SnI6薄膜の直接合成手法を用いてn型ハロゲン化ペロブスカイト熱電薄膜を開発した。どちらの手法で作製したCs2SnI6薄膜もn型半導体の性質を示し、その熱電変換性能は60 oC～70 oCにおいてZT>0.01を達成し、現在までにn型ハロゲン化ペロブスカイト材料として報告されている材料に比べ1桁大きい熱電変換性能を有していた。これは単相化・空隙や不純物の導入による欠陥の増加に起因して電気特性が改善されたためである。本研究で得られた一部内容を2023年11月7日～9日に開催された第44回日本熱物性シンポジウムで発表し、査読付き国際学術雑誌にも論文投稿予定である。
|
Report
(2 results)
Research Products
(23 results)
