2004 Fiscal Year Annual Research Report
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14380227
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
三木 俊克 山口大学, 工学部, 教授 (70091212)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松浦 満 山口大学, 工学部, 教授 (60091211)
小柳 剛 山口大学, 工学部, 教授 (90178385)
村田 卓也 山口大学, 工学部, 助手 (70263796)
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| Keywords | 熱電発電システム / モジュール / 接合 / 理論計算 / 一体型熱交換器 |
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| Research Abstract |
本研究では,高効率熱電発電システムの実現に向け,相互に関連する以下の項日に着目して検討を進めた.本年度の研究実績を以下にまとめる.
1)熱電変換モジュールの製造技術
水素吸蔵金属箔を用いた熱電モジュール各構成部材間の接合について検討し,次のことを明らかにした.i)熱電半導体Bi_2Te_3-Cu電極接合体がオーミック性を持ち,接合材Ni箔層がCu元素の拡散防止層として機能する.ii)良伝熱性電気絶縁板AlN-Cu電極が接合材Ti箔で強固に接合し,Ti層が熱応力緩和層として機能する.
2)熱電発電材料性能改善と電子状態理論計算
クラースレート化合物Sr_8Ga_<16>Ge_<20>とクラスレート混晶化合物Ba_8Ga_<14>Ge_<32-y>Sn_yは,いずれもGa置換量によりキャリア濃度を制御でき,熱電性能を最適化できる.また,ダイカルコゲナイドFeTe_2を熱電材料とするには対策が必要であり,充填型スクッテルダイトCaFe_<4-x>Co_xSb_<12>はCo置換量により熱電特性を制御可能である.一方,FLAPW法で計算した電子状態から,(1)クラスレート化合物Ba_8M_6X_<40> (M=Cu,Ag,Au;X=Si,Ge)の貴金属置換がキャリア制御と熱電性能向上のために有効である.(2)Mg_2Siの伝導帯と価電子帯のバンド端をよく説明でき,熱電特性を議論できることを見出した.
3)熱電発電モジュール一体型熱交換器の高性能化
半導体基板冷却用の伝熱シートを採用したことで,一体型熱交換器におけるモジュール冷却側の伝熱特性が改善され,温度勾配に基く熱交換効率は60%を超えた(熱伝導計算に基く理論値は65%).ガス流量40g/s以下では圧損も少ない.ガス導入口に設けた整流板の効果についても調べたが,更なる特性改善は見られなかった.
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Research Products
(8 results)
