2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of automotive thermoelectric waste heat recovery system integration using evolved environmentally benign material of magnesium silicide
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19H00772
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
飯田 努 東京理科大学, 先進工学部マテリアル創成工学科, 教授 (20297625)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
麻原 寛之 岡山理科大学, 工学部, 准教授 (50709615)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 熱電変換 / マグネシウムシリサイド / DC-DCコンバータ / 窒化ガリウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本開発研究は「車載用小型熱発電システム」の基礎要素技術開発であり、(1) 可変熱伝導管方式熱接合機構の開発、および(2) 熱発電専用高昇圧DC-DCコンバータ開発を実施した。可変熱伝導管方式熱接合機構の開発について、可変コンダクタンスヒートパイプ(VCHP)による導熱機構の開発を実施した。具体的には、エンジン排気ガス温度500℃の入力に対して、車載システム向けに必要な小型集積化と排気管から熱交換器への数kWクラスの熱輸送を実現するための基礎開発を実施した。さらに、熱源から取り出し可能な熱量(熱賦存量)を推定するモデル・アルゴリズム構築を行なった。
熱電池の接続に特化した熱発電専用高昇圧DC-DCコンバータ開発では、これまでの研究取組により、実験環境の構築および高昇圧型DC-DCコンバータの基本回路動作検証を実施し、回路の制御方式の改善および回路設計の更なる見直しにより電力変換効率および電力利用率の観点から最終目標値（電力変換効率および電力利用率95%以上）の達成を得た。
最終的に、発電用エンジンを搭載する電動自動車の低炭素化に向けて、中温度域(<600℃)未利用排気熱を熱電発電システムで回生電力化し燃費改善(CO2削減)につなげられる以下の要素技術について、研究開発を実施し成果を創出した。
(1)熱電変換材料による発電素子の性能を最大限に引出すために、熱伝導可変機能を有するセラミック多層基板を導入した熱発電モジュール構造の基礎開発；(2)エンジン排気系から熱発電モジュールの耐久温度を越えない調温機能を内装した熱交換・導熱機構の開発；(3)熱発電モジュールが発電した電力を余さず取出し高変換効率で電力用途に供給できる熱電池専用DC-DC電力変換技術開発
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Re-evaluation of the electronic structure and thermoelectric properties of narrow-gap semiconducting α-SrSi2: A complementary experimental and first-principles hybrid-functional approach2021
Author(s)
D. Shiojiri, T. Iida, T. Kadono, M. Yamaguchi, T. Kodama, S. Yamaguchi, S. Takahashi, Y. Kayama, K. Hiratsuka, M. Imai, N. Hirayama, and Y. Imai
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Journal Title
Journal of Applied Physics
Volume: 129
Pages: 115101-1~9
DOI
Peer Reviewed
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