2000 Fiscal Year Annual Research Report
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11555176
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
安田 秀幸 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60239762)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大中 逸雄 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00029092)
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| Keywords | 熱電変換 / 多孔質体 / 熱電材料 / エネルギー変換 / 熱交換 |
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| Research Abstract |
本研究では、(a)多孔質素子形成プロセスの発展、(b)多孔質熱電素子の試作、(c)多孔質熱電素子の実験的性能評価を行うことにより、多孔質熱電素子の有効性を実証的に示し、実用化に結びつけることを目的として研究を行った。
多くが脆性材料である熱電材料の多孔体形成には、KClを混合した焼結法を用いて行った。さらに、多孔体とバルク部分との接続についてもホットプレス装置を用いて最適な条件を明らかにした。その結果、多孔体とバルクを組み合わせた素子、p型とn型を組み合わせた素子の作製が可能になった。
作製した熱交換型素子についてモデルによる検討を行った。その結果、a)熱伝導率の低いガスを熱源・冷却源して利用する場合において、多孔質を電極部分に用いることにより素子の単位面積当たりの出力はバルク素子に比べて数倍から10倍程度増加できる可能性がある、b)熱電冷却に用いた場合には、効率的な放熱ができるため、よりエネルギー密度の高い冷却素子として動作する可能性も示された。
FeSi_2多孔質体を用いた熱電素子を試作し、発電特性などを測定し、モデルにより指摘された素子の単位面積あたりの出力増加が実験面でも確認され、実験的にも約10倍の出力が得られた(エネルギー密度が10倍)。
(Bi,Sb)_2Te_3の多孔質素子を試作し、低温ガスを用いた発電、室温付近における冷却特性について測定し、モデル計算で予測されたように発電・冷却においてエネルギー密度が増加する事が明らかになった。しかし、モデル計算の予測に比べてエネルギー密度の増加は低く、多孔体の構造・製造プロセスについてさらに検討している。
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