2016 Fiscal Year Research-status Report
熱と振動を利用して発電する低コスト・大面積フレキシブルコジェネレータの開発
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16K13717
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
池田 浩也 静岡大学, 電子工学研究所, 准教授 (00262882)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
早川 泰弘 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (00115453)
下村 勝 静岡大学, 工学部, 教授 (20292279)
村上 健司 静岡大学, 工学部, 教授 (30182091)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | フレキシブル熱電変換材料 / 圧電素子 / コジェネレータ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，振動と熱から同時に電力を取り出すための発電素子（コジェネレータ）の開発を目指している．本年度得られた主な成果を以下に示す．
１．フレキシブル材料の面内方向および膜厚方向のゼーベック係数を測定するための装置をそれぞれ自作した．Cu板およびPb板に対して測定を行い，報告値に近い値が得られたことから，本装置による測定の妥当性を確認した．炭素布の面内方向のゼーベック係数を測定したところ，S=5μV/Kであった．また膜厚方向のゼーベック係数については，電極で試料を押す力や試料を重ねた枚数などに対する依存性を調べることにより，今後の測定条件について確認した．
２．フレキシブル熱電変換材料として，低コストかつ大面積に形成可能な熱水法により，ZnOナノ構造を炭素布上に成長させ，その熱電特性を調べた．今回得られたZnOはナノピラーおよびナノシート構造であり，ZnOナノ構造で覆われることにより炭素布材料の紫外線遮断特性が大幅に向上することを見出した．ZnO／炭素布試料の面内方向のゼーベック係数はS=5μV/Kであり，炭素布単体の値とほぼ同じであった．この結果は，今回成長したZnOナノ構造がほとんど熱起電力に寄与していないことを示している．
３．圧電素子／熱電変換素子ハイブリッド構造における整流作用を測定するための装置を自作した．市販の圧電素子をSi基板に貼り付けた試料に対して，モーター駆動で圧電素子を振動させながら，Si基板に温度差を与えたときの熱起電力の変化を測定した．温度差を大きくするに従って，得られる熱起電力の絶対値が小さくなることがわかった．現在，この結果についての解析を進めている．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
フレキシブル熱電材料および圧電材料の熱伝導率測定が進んでいないためである．これは，熱電対の構造や，再現性よく測定するための装置設計など，ゼーベック係数測定装置の作製・測定条件確認に時間を要した結果，この装置を熱伝導率測定へアレンジできなかったことに起因する．
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| Strategy for Future Research Activity |
交流電源を準備して熱伝導率を測定できるように装置の改良を行い，フレキシブル熱電材料ならびに圧電材料の熱伝導率について測定を開始する．
圧電素子にn型とp型のSi基板を対にして取り付け，両端に生じる熱起電力と電流を測定する．さらに圧電素子に加振したときの熱起電力・電流を測定して，整流作用を実証する．
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| Remarks |
静岡大学電子工学研究所池田研究室ホームページ
http://nanote.eng.shizuoka.ac.jp/~ikedalab/index.html
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[Presentation] Thermal Studies of ZnO nanostructures on Eco-friendly Cotton Fabrics for Flexible Thermoelectric Generators2016
Author(s)
M. Wanami, S. Shanthi, Y. Ota, Y. Suzuki, V. Pandiyarasan, F. Salleh, M. Navaneethan, M. Shimomura, K. Murakami, H. Ikeda
Organizer
15th International Conference on Global Research and Education (InterAcademia 2016)
Place of Presentation
ワルシャワ工科大学（Poland, Warsaw）
Year and Date
2016-09-26 – 2016-09-28
Int'l Joint Research
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[Presentation] Thermal diffusivity of flexible material with ZnO nanostructures2016
Author(s)
H. Ikeda, M. Wanami, Yuya Ota, S. Shanthi, Y. Suzuki, V. Pandiyarasan, F. Salleh, M. Navaneethan, M. Shimomura, K. Murakami
Organizer
14th European Conference on Thermoelectrics
Place of Presentation
テークニコ高等学校（Portugal, Lisbon）
Year and Date
2016-09-20 – 2016-09-23
Int'l Joint Research
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