2022 Fiscal Year Annual Research Report
非水溶液電析を用いる構造を制御した熱電変換薄膜の作製
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19K05111
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
山本 宏明 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (40326301)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 非水溶液電解 / 熱電変換材料 / 電析法 / 亜鉛-アンチモン合金 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
エチレングリコール（EG）を溶媒に用い，塩化亜鉛（ZnCl2），および塩化アンチモン（SbCl3）を添加したEG-ZnCl2-SbCl3非水溶液を調製し，浴組成および電解条件を詳細に検討しZn-Sb系熱電変換材料の電解作製を試みた．EG20.00 gに対して浴中の金属塩総濃度（ZnCl2 + SbCl3）が15 mol%である浴を基本浴とし，浴中のZnCl2とSbCl3のモル比を50:1～500:1とした浴を調製して，50 A・m-2の定電流電解を行ったところ，浴中のSbCl3濃度を低くすることでZn-Sb系電析物の組成を制御できる可能性を見出した．また，ZnCl2とSbCl3のモル比を500:1とした85.00 mol%EG-14.97 mol%ZnCl2-0.03 mol%SbCl3浴において電流密度50～500 A・m-2で定電流電解を行ったところ，電流密度の増加に伴い電析物中のSb含有量は低下（Zn含有量は増加）し，500 A・m-2において得られた電析物の組成は77.85 mol%Zn-22.15 mol%Sbであった．浴中のZnCl2とSbCl3のモル比，および電解電流密度を制御することで様々な組成のZn-Sb２成分合金が得られることが分かった．なお，この浴において，325 A・m-2で電解すると，目的としたZn4Sb3の化学量論組成に近い57.34 mol%Zn-42.66 mol%Sb合金が得られることを明らかにした．この合金薄膜に温度差を与えたところ，正の起電力が得られp型の熱電変換特性を有することが分かり，そのゼーベック係数は55 μVK-1であった．本研究で得られた電析物は粉末で密着性が低い傾向にあり，さらに電析条件を詳細に検討し，Zn4Sb3の組成に近い平滑な電析物が得られれば，ゼーベック係数が向上すると考えられる．
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