2005 Fiscal Year Annual Research Report
酸化物/金属界面での高強度・低電気低抗接合技術に関する研究
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16760594
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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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, 主任研究員 (60344107)
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| Keywords | 熱電発電 / 酸化物 / モジュール / 接合 |
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| Research Abstract |
16年度作製した平板型モジュールのn型にはLaNiO3が用いられている。17年度はそれよりも高いZTを有するn型酸化物を用いたモジュールの作製を試みた。用いたn型材料はCaMnO3ペロブスカイトと化合物である。CaMnO3に関してはMnサイトを高価数のMo、Nb、W、Taで置換した試料を合成した。それらの特性を評価した結果、CaMn0.98Mo0.02O3が最も高い出力因子を示した。次にさらなる特性向上を目指し、焼結前に冷間静水加圧(cold isostatic pressure : CIP)により成型を行い、その処理時間が熱電特性に与える影響を調べた。その結果、CIP処理時間が長くなるほど電気抵抗率が低下することが分かった。これは、焼結体の密度がCIP処理時間と共に向上したためである。
p型及びn型素子としてCa2.7Bi0.3Co4O9とCaMn0.98Mo0.02O3組成を有する焼結体を用いた。前者はホットプレス焼結により、後者はCIP後、大気圧焼結により作製した。断面の一辺が約5mm、高さが4.5mmとなるよう酸化物素子を切り出した。酸化物素子と電極である銀との接合には銀を主成分とするペーストを用いた。酸化物と銀の接合部における機械的強度を高め、電気抵抗も低くするため、酸化物素子と酸化物を混合した銀ペーストを作製し接合特性を評価した。その結果、n型酸化物の粉末を1.5〜3重量%複合させることで良い接合を得ることができた。このペーストを用い8対の発電モジュールを作製した。モジュールの一方の面を700℃に加熱し、他面を25℃の循環水で冷却した時、0.135Wの出力が得られた。残念ながらこの出力は材料の特性を十分に出し切れていない。原因はp型とn形素子の寸法のばらつきのためである。今後、酸化物素子の高効率作製技術と精密加工技術を開発する必要がある。
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