2018 Fiscal Year Annual Research Report
Enhancement of thermoelectric efficiency by combining organic and inorganic materials
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16K13838
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
花咲 徳亮 大阪大学, 理学研究科, 教授 (70292761)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 熱電変換 / 無機物質 / 有機分子 / 電気化学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
熱電変換効果の変換効率を向上させるには、ゼーベック係数および電気伝導率の向上だけではなく、熱伝導率を低減させる事が不可欠である。熱の流れを妨げる方法としてラットリングの活用が有効であり、本研究では、有機分子における分子内振動モードを利用する事を試みた。昨年度までの研究において、電解法によって無機層状物質SnSe2に、陽イオンである有機分子ヘキシルアミンを導入する事に成功している。有機分子の導入でキャリア数を増加させ電気伝導率を上昇させる一方、熱伝導率は減少したことから、有機分子の導入が有効である事を示された。さらに、有機分子の導入量に対する依存性についても詳細に研究を進めた。その結果、有機分子量の増加に伴って、電力因子と性能指数ZTも比例して増加する傾向が得られた。電解法では、電流を印加する方向を制御できる。そこで、電解で一旦注入した有機分子を、逆電解（最初に流した電流の方向とは逆方向に電流を流す事）によって減らす事も試みた。その結果、キャリア数の減少によって電気伝導率は減少するものの、これ以上にゼーベック係数が大きく向上した。そして、電力因子やZTの値も通常の電解による方法よりも向上する事が分かった。この実験結果の原因を突き止めるため、X線回折実験やシミュレーションによって考察を進めた。最初の電解では、X線回折ピークの幅が広めであった事から、導入された有機分子量が層毎に不均一であったと考えられる。そのため、過剰に有機分子が入った層ではキャリア数が多くなり、その部分のゼーベック係数を低下させ、電力因子やZTの低減を招いたと考えられる。逆電解を行うと、まず過剰に有機分子が入っている層から、有機分子が少し抜けていくと考えられる。そして、有機分子の量が層間で均一になった結果、上記のゼーベック係数の低下を防ぐ事ができるので電力因子やZTの値が向上したと考えられる。
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[Journal Article] Nanoscale ice-type structural fluctuation in spinel titanates2018
Author(s)
S.Torigoe, T.Hattori, K.Kodama, T.Honda, H.Sagayama, K.Ikeda, T.Otomo, H.Nitani, H.Abe, H.Murakawa, H.Sakai, and N. Hanasaki
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Journal Title
Physical Review B
Volume: 98
Pages: 134443-1-7
DOI
Peer Reviewed
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