2008 Fiscal Year Annual Research Report
チタン酸ストロンチウム系環境低負荷熱電変換材料の合成と高効率廃熱発電素子開発
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19360133
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
渡辺 恒夫 Tokyo University of Science, 基礎工学部, 教授 (70110947)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西尾 圭史 東京理科大学, 基礎工学部, 准教授 (90307710)
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| Keywords | 熱電変換 / 金属酸化物 / 環境低負荷発電 / クエン酸錯体 / 放電プラズマ焼結 / チタン酸ストロンチウム / イットリウム添加 |
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| Research Abstract |
本研究は、非熱平衡プロセスであるケミカルプロセス及び放電プラズマ焼結法により環境低負荷熱電変換セラミックス材料の低温合成と理論計算による不純物添加による特性向上と高性能材料の作製の実現により「次世代型熱電変換システム用金属酸化物材料の創成とモジュール開発」を行うものであり、以下に研究の対象を示す。
(1)n形半導体金属酸化物の合成および物性の評価
(2)p形半導体金属酸化物の合成及び物性評価
(3)n形およびp形金属酸化物による廃熱発電素子の開発
(4)層状金属酸化物系セラミックスの合成プロセスの構築及び熱電性能評価
当該年度は主に(2)、(4)について基礎的な知見さらに深めることと(3)を実現するための電極と試料の接合技術の開発を主に行った。
その結果,以下に示す知見が得られた。
1.p形半導体の候補であるA1ドープCuYO_2並びにSrRuO_3セラミックスの作製に成功した。これらの材料は引き続き物性評価並びに改善を進める。
2.クエン酸重合法を用いることでSr_2RuO_4の層状化合物の低温合成に成功したことから熱電材料としての特性評価を行い、高い性能が期待できる。
3.放電プラズマ焼結法を応用することでSrTiO_3系セラミックスにNi電極を簡易に接合することが可能となった。電極付け技術の開発が進んだことから実起電力の測定を進めることが可能となった。
4.前年度までに条件抽出して合成したMg_2Siをモジュール化するための要素技術のプロセス開発を行った。その結果、一体成形Ni電極付き素子のn形Mg_2Si素子は高温側600℃低温側100℃の想定動作環境下で2500時間以上の安定動作が実現された。また、モジュール構造では500℃の熱源から〜1000W/平方メートルの出力が可能であることが明らかとなった。
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