1994 Fiscal Year Annual Research Report
耐熱半導体セラミックスによる高温・高効率熱電変換システムの構築と評価
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05555169
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
河木 邦仁 名古屋大学, 工学部, 教授 (30133094)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
桑原 勝美 名古屋大学, 工学部, 助手 (40023262)
鈴木 豊 名古屋大学, 工学部, 助手 (60023214)
徐 元善 名古屋大学, 工学部, 助手 (30242829)
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| Keywords | Silicon Carbide / Boron Carbide / Thermoelectrics / Chemical Vapor Deposition / Porosity / Microstructure / Percolation / Microstructure |
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| Research Abstract |
多孔質SiC及び炭化ホウ素系耐熱半導体セラミックスの高温熱電変換能について詳細に検討を行い、以下のような成果を得た。
まず、多孔質SiCについては、CVD合成した中空状微粒子(直径数十ナノメートル)と忠実微粒子を種々の割合で混合、成形、焼結することにより、ポロシティーを系統的に変化させ、しかもバイモダールな粒径分布を持った微細構造を実現した。この材料を用いた熱電物性の検討を行った結果、単結晶様組織中に多数の微小気孔が分散した多孔質SiCが高い性能指数を与えることを見出した。
炭化ホウ素材料については、微細構造が熱電特性に影響することをすでに見出していたが、本年度はCVD合成条件を制御することにより、組成が一定でしかも結晶配向度、粒径、結晶子サイズ等を変化させた厚膜セラミックスを作製して詳細に検討した。その結果、粒子、結晶子がともに微細化し、結晶軸がランダムに配向したセラミックスほど高いエネルギー変換効率を示し得ることが判明した。
以上より、n型半導体として多孔質SiC、p型半導体として炭化ホウ素を用いることにより、高温で高効率な熱電変換デバイスを構成できること、しかも素子の微細構造制御により更に変換効率向上が可能なことを示すことに成功した。
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[Publications] S.Takeda,W.S.Seo,K.Koumoto et al: "Thermoelectric Properties of Porous β-SiC Facricated from Rice Hull sh" J.Ceram Soc.Japan. 101. 814-818 (1993)
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[Publications] K.Koumoto,W.S.Seo,C.H.Pai: "Nano/Micro Structure Design for Improving Thermoelectric Characteristics of Porous Silicon Carbide" Ceram.Trans. 2. 53-54 (1994)
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[Publications] W.S.Seo,K.Watari,K.Koumoto: "Thermoelectric Conversion Efficiency of Porous SiC Improved by Microstructure Regulation" Proc.12th Int.Conf.Thermoelec.175-180 (1994)
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[Publications] K.Koumoto: "Thermoelectric Properties of CVD Boron Carbide" Am.Ceram.Soc.Bull.73. 84-87 (1994)
