2006 Fiscal Year Annual Research Report
宇宙太陽発電のための自己放熱性SiC系熱電変換木質材料の開発
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17656309
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
畑 俊充 京都大学, 生存圏研究所, 講師 (10243099)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
橋本 弘藏 京都大学, 生存圏研究所, 教授 (80026369)
今村 祐嗣 京都大学, 生存圏研究所, 教授 (70151686)
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| Keywords | 木質炭化物 / 炭化ケイ素 / SiC / 熱電変換 / 熱電特性 / 多孔質 / パルス通電加熱 / 性能指数 |
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| Research Abstract |
本研究は軽量かつ高耐熱・強度が期待できる木質炭素材料に熱的異方性を付与することで放冷と発電を同時に可能とする高効率な熱電変換材料の開発を目的とする。パルス通電加熱法を用いて、加熱処理中に材料内へ強制的に電子を流し構造をナノレベルで制御する。本年度は次の解析的研究を進めた。
熱電特性の評価と発現機構の解明
室温から高温下(800度)までの材料のゼーベック係数、電気伝導率(申請、熱電測定評価装置)及び熱伝導率(現有、レーザーフラッシュ装置)を測定し性能指数を求めた。添加物量及び焼結温度を変化させて、性能指数が最大値となる最適焼結条件の検討を行った。最適条件で得られた試験体を電子顕微鏡(現有、走査型電子顕微鏡,透過型電子顕微鏡)によって観察し、熱電特性および熱的異方向発現機構を検討した。
木質炭化物と二酸化ケイ素を原料としパルス通電加熱法を用いて開発したSiC熱電変換材料について、X線分析装置、電子顕微鏡等を用いた微細構造分析と熱電性能測定を行った。SiC熱電変換材料および酸化処理により残留炭素を除去し多孔質化した多孔質SiC熱電変換材料においてのX線回折およびラマン分光分析の結果、β型のSiCが形成できていることを確認した。また、エネルギー分散型X線分光装置を搭載した走査型電子顕微鏡観察より、SiCは木質炭化物表面をコーティングするように形成していた。多孔質SiC熱電変換ナノ材料においては酸化処理によって残留炭素の除去し、多孔質化が促進していることが分かった。多孔質SiC熱電変換ナノ材料は優れた熱電性能を示し、同じ作製条件の多孔質化なしのサンプルに比べ10倍以上高い熱電性能指数を示すことがわかり、SiCを用いた熱電変換材料の実用化につながる結果が得られた。
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[Journal Article] Renewable Energy
Author(s)
M.Fujisawa, T.Hata, H.Kitagawa, P.Bronsveld, Y.Suzuki, K Hasezaki, Y.Noda, Y.Imamura
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Journal Title
Thermoelectric properties of SiC/C composites (accepted)
