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2014 Fiscal Year Annual Research Report

微細組織制御による発電用熱電変換材料の開発

Research Project

Project/Area Number 13F03709
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

舟橋 良次  独立行政法人産業技術総合研究所, ユビキタスエネルギー研究部門, 上級主任研究員 (60344107)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) COMBE Emmanuel  独立行政法人産業技術総合研究所, ユビキタスエネルギー研究部門, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Keywords熱電材料 / 熱伝導度 / フォノン散乱 / プロセス技術
Outline of Annual Research Achievements

Bi2Sr2Co2O9は分解熔融系であり、部分熔融状態から試料を徐冷すると、融液相と固体酸化物相の界面でBi2Sr2Co2O9相が包晶反応により再結晶化する。Bi2Sr2Co2O9結晶粒は熔解温度が高いほど大きくなった。また熔解温度が高いと分解熔融で生じるSr-Co-Oの粒径も大きくなった。徐冷により融液相とSr-Co-O相が反応し、Bi2Sr2Co2O9相へと変化するが、熔融時に生じたSr-Co-O相は徐冷後も残留することが分かった。しかし、その残留量は熔解温度が低い方が少なく、また粒径は小さくなった。また部分熔融法で作製した試料の焼結密度は、熔融状態を介さない固相焼結法で作製した試料よりも低く、多孔質となった。
部分熔融法と固相焼結法で作製した試料の電気抵抗率は、熔融温度が923℃で作製した試料で一番低くなった。これは固相焼結法(910℃)で作製した試料と比べ1/3程度の値であった。どちらの試料も焼結密度は同程度であるが、923℃で焼成した試料にはSr-Co-O相も残留しており、電気抵抗率は増加しても良いと考えられる。しかし、部分熔融法で作製した試料では、Bi2Sr2Co2O9相の結晶粒径が大きくなっており、このため、電気抵抗率が低減した。熱伝導度は923℃で分解熔融した試料で電気抵抗率が低減したにもかかわらず、固相焼結試料とほぼ同じであった。このことは、分解熔融によりフォノン散乱部位が導入されたことを示しており、残留したナノスケールのSr-Co-OとBi2Sr2Co2O9の界面がその機能を発現していることを明らかにした。この結果、無次元性能指数ZTは923℃にて部分熔融法で作製した試料で最も高くなり、700℃において固相焼結試料の約4倍の0.28となった。この数値はBi2Sr2Co2O9多結晶焼結体で報告された試料のZTとして最も高い値である。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (21 results)

All 2015 2014

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (16 results) (of which Invited: 4 results)

  • [Journal Article] Microwave sintering of Ge-doped In2O3 thermoelectric ceramics prepared by slip casting process2015

    • Author(s)
      E. Combe, E. Guilmeau, E. Savary, S. Marinel, R. Cloots, R. Funahashi, and F. Boschini
    • Journal Title

      Journal of European Ceramic Society

      Volume: 1 Pages: 145-151

    • DOI

      10.1016/j.jeurceramsoc.2014.08.012

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Durability of silicide-based thermoelectric modules at high temperatures in air2015

    • Author(s)
      R. Funahashi, Y. Matsumura, T. Barbier, T. Takeuchi, R. O. Suzuki, S. Katsuyama, A. Yamamoto, H. Takazawa, and E. Combe
    • Journal Title

      Journal of Electronic Materials

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Thermoelectric materials for middle and high temperature range2015

    • Author(s)
      R. Funahashi, T. Barbier, and E. Combe
    • Journal Title

      Journal of Materias Research

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Thermoelectric sintered glass-ceramics with a Bi2Sr2Co2Ox phase2015

    • Author(s)
      J. Lingner1,R. Funahashi, E. Combe, M. Letz, and G. Jakob
    • Journal Title

      Applied Physics A

      Volume: online Pages: online

    • DOI

      10.1007/s00339-015-9169-1

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Relationship between Microstructure and Thermoelectric Properties of Bi2Sr2Co2Ox Bulks2014

    • Author(s)
      E. Combe, R. Funahashi, F. Azough, and R. Freer
    • Journal Title

      Journal of Materials Research

      Volume: 29 Pages: 1376-1382

    • DOI

      10.1557/jmr.2014.135

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 熱電発電技術の実用化に向けた研究課題2015

    • Author(s)
      舟橋良次、松村葉子、浦田さおり、竹内友成、B. Tristan、E. Combe、勝山 茂、鈴木亮輔
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会
    • Place of Presentation
      船橋市、日本大学 理工学部船橋キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-26
    • Invited
  • [Presentation] Improving thermoelectric performances of n-type Bi-Sb alloys by post treatment after pulse electric current sintering (SPS)2015

    • Author(s)
      E. Combe, R. Funahashi, T. Barbier, T. Takeuchi, and K. Yubuta
    • Organizer
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      平塚市、東海大学 湘南キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-13
  • [Presentation] シリサイド熱電モジュールの長期耐久性に関する研究2015

    • Author(s)
      舟橋良次、松村葉子、鈴木亮輔、勝山 茂、Barbier Tristan、Combe Emmanuel
    • Organizer
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      平塚市、東海大学 湘南キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-12
  • [Presentation] Thermoelectric properties enhancement of a silicon-based compound by synthesis optimization and cationic substitution2015

    • Author(s)
      T. Barbier, R. Funahashi, E. Combe, T. Takeuchi, R. O. Suzuki, and A. Kosuga
    • Organizer
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      平塚市、東海大学 湘南キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-12
  • [Presentation] Development and application of oxide and silicide thermoelectric modules2015

    • Author(s)
      R. Funahashi, Y. Matsumura, R. O. Suzuki, S. Katsuyama, T. Takeuchi, E. Combe, and T. Barbier
    • Organizer
      39th International Conference & Exposition on Advanced Ceramics & Composites
    • Place of Presentation
      デイトナビーチ(アメリカ)Hilton Daytona Beach Resort and Ocean Center
    • Year and Date
      2015-01-27
    • Invited
  • [Presentation] Thermoelectric and structural modifications induced by cation substitutions on Mn3-xCrxSi4Al22015

    • Author(s)
      T. Barbier, E. Combe, R. Funahashi, T. Takeuchi, R. O. Suzuki, and Y. Miyazaki
    • Organizer
      39th International Conference & Exposition on Advanced Ceramics & Composites
    • Place of Presentation
      デイトナビーチ(アメリカ)Hilton Daytona Beach Resort and Ocean Center
    • Year and Date
      2015-01-27
  • [Presentation] Development of oxide and silicide thermoelectric materials and modules and testing of power generators2014

    • Author(s)
      R. Funahashi, Y. Matsumura, R. O. Suzuki, S. Katsuyama, T. Takeuchi, T. Barbier, E. Combe
    • Organizer
      4th IAV Conference: Thermoelectrics
    • Place of Presentation
      ベルリン(ドイツ)Ellington Hotel Berlin
    • Year and Date
      2014-12-11
    • Invited
  • [Presentation] Thermoelectric and Structural Modifications Induced by Cation Substitutions on the New Thermoelectric System Mn3-xCrxSi4Al22014

    • Author(s)
      T. Barbier, R. Funahashi, E. Combe, E. Guilmeau, R. O. Suzuki, and T. Takeuchi
    • Organizer
      粉体粉末冶金協会 平成26年度秋季大会
    • Place of Presentation
      吹田市、大阪大学コンベンションセンター
    • Year and Date
      2014-10-29
  • [Presentation] Preparation of n-type Bi-Sb alloys with improved thermoelectric properties by post treatment after pulse electric current sintering2014

    • Author(s)
      E. Combe, R. Funahashi, T. Barbier, and T. Takeuchi
    • Organizer
      粉体粉末冶金協会 平成26年度秋季大会
    • Place of Presentation
      吹田市、大阪大学コンベンションセンター
    • Year and Date
      2014-10-29
  • [Presentation] Decreased thermal conductivity in Bi2Sr2Co2O9 bulk materials prepared by partial melting processing way2014

    • Author(s)
      E. Combe, R. Funahashi, and T. Barbier
    • Organizer
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      札幌市、北海道大学札幌キャンパス
    • Year and Date
      2014-09-18
  • [Presentation] Thermoelectric properties enhancement of a new silicide compound by cationic substitution2014

    • Author(s)
      T. Barbier,R. Funahashi,E. Combe,T. Takeuchi,and M. Shikano
    • Organizer
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      札幌市、北海道大学札幌キャンパス
    • Year and Date
      2014-09-18
  • [Presentation] Cationic substitution effect on the thermoelectric properties of Mn3-xCrxSi4Al2-xInx2014

    • Author(s)
      T. Barbier, R. Funahashi, Y. Matsumura, E. Combe and S. Iwaoka
    • Organizer
      IUMRS-ICA 2014
    • Place of Presentation
      福岡市、福岡大学 七隈キャンパス
    • Year and Date
      2014-08-27
  • [Presentation] Improvement of thermoelectric performances of Bi2Sr2Co2Ox bulks by controlling micro-structure with partial melting or hot pressing processing way2014

    • Author(s)
      E. Combe, R. Funahashi, F. Azough, and R. Freer
    • Organizer
      IUMRS-ICA 2014
    • Place of Presentation
      福岡市、福岡大学 七隈キャンパス
    • Year and Date
      2014-08-27
  • [Presentation] Development of oxide and silicide thermoelectric materials and modules2014

    • Author(s)
      R. Funahashi, Y. Matsumura, R. O. Suzuki, S. Katsuyama, T. Takeuchi, E. Combe, and T. Barbie
    • Organizer
      5th International Congress on Ceramics
    • Place of Presentation
      北京(中国)Beijing International Convention Center
    • Year and Date
      2014-08-18
    • Invited
  • [Presentation] Development of new silicide thermoelectric modules2014

    • Author(s)
      R. Funahashi, Y. Matsumura, R. O. Suzuki, S. Katsuyama, T. Takeuchi, E. Combe, and T. Barbier
    • Organizer
      33rd International Conference on Thermoelectrics
    • Place of Presentation
      ナッシュビル(アメリカ) Renaissance Nashville Hotel
    • Year and Date
      2014-07-07
  • [Presentation] Thermoelectric properties of p-type Bi2Sr2Co2Ox bulks prepared by a partial melting method followed by a hot pressing process2014

    • Author(s)
      E. Combe, R. Funahashi, F. Azough, T. Barbier, and R. Freer
    • Organizer
      33rd International Conference on Thermoelectrics
    • Place of Presentation
      ナッシュビル(アメリカ)Renaissance Nashville Hotel
    • Year and Date
      2014-07-07

URL: 

Published: 2016-06-01  

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