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2010 Fiscal Year Annual Research Report

フラッシュ合成されたナノ金属酸化物を利用した低環境負荷・高温熱電素子の開発

Research Project

Project/Area Number 21360476
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

沖中 憲之  北海道大学, 大学院・工学研究院, 助教 (20250483)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 秋山 友宏  北海道大学, 大学院・工学研究院, 教授 (50175808)
Keywordsナノ材料 / 熱電変換 / 格子欠陥 / 廃熱利用 / 環境材料 / 不定比酸化物 / 燃焼合成
Research Abstract

熱電発電は,廃熱を回収する小規模なエネルギー変換システムとして期待されている。しかし,従来の熱電変換材料は重金属等の有害化危惧物質を含んだ材料が多く,環境負荷の少ない材料が望まれている。この点において酸化物熱電変換材料は環境負荷が少なく,金属の熱電変換材料では問題になる高温大気中における安定性も高い材料として注目されている。また,化学量論比からずれた不定比金属酸化物半導体は,酸素の欠乏量,過剰量によりキャリア濃度を制御可能であり,不定比組成を厳密に制御できれば,有用な熱電変換材料になる。一方,燃焼合成法の一種であるフラッシュ合成法は,任意の不定比組成を有する不定比金属酸化物をサブマイクロメートルの粒子径で合成可能な手段であり,酸化物熱電変換材料を作製するのに非常に有用な方法である。このため,フラッシュ合成法を粉末酸化物の製作に適用し,これを原料とした不定比酸化物熱電変換材料,および,その製造プロセスを研究し
1.n型熱電半導体の最適組成の検討
n型熱電半導体における組成の最適化を行った。金属元素・酸素の不定比性と熱電特性の関係を調査し,熱的安定性の観点から材料・組成を検討した。
2.金属酸化物粉体の固化成形方法の検討
焼結手法,微細な不定比金属酸化物粉体を用いた,焼結条件等,固化成形条件の最適化を行った。また,焼結方法の検討とともに,微細な粉体を圧粉成形する手法,焼結助剤の添加の検討も平行して行った。
3.研究成果の発表
それぞれの段階での研究内容を適宜まとめ,海外及び国内の会議,研究会において積極的に成果の発表を行い,他の研究者からの助言,批判を受けた。

  • Research Products

    (20 results)

All 2011 2010

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 9 results) Presentation (11 results)

  • [Journal Article] Preparation and characterization of La_<1-X>KxFeO_3 (x=0-1) by Self-propagating High-temperature Synthesis for Use as Soot Combustion Catalyst2011

    • Author(s)
      K.Taniguchi, N.Okinaka, T.Akiyama
    • Journal Title

      Journal of Alloys and Compounds

      Volume: 509 Pages: 4084-4088

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ironmaking With Ammonia at Low Temperature2011

    • Author(s)
      S.Hosokai, Y.Kashiwaya, K.Matsui, N.Okinaka, T.Akiyama
    • Journal Title

      Environmental Science & Technology

      Volume: 45 Pages: 821-826

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A large thermoelectric figure of merit of La-doped SrTiO_3 prepared by combustion synthesis with post-spark plasma sintering2010

    • Author(s)
      A. Kikuchi, N. Okinaka, T. Akiyama
    • Journal Title

      Scripta Materialia

      Volume: 63 Pages: 407-410

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Optimization of Sintering Temperature for Maximizing Dimensionless Figure of Merit of La-Doped Strontium Titanate Thermoelectric Material in the Combination of Combustiou Synthesis with Post Spark Plasma Sintering2010

    • Author(s)
      A.Kikuchi, N.Okinaka, T.Tosho, T.Akiyama
    • Journal Title

      Materials Transactions

      Volume: 51 Pages: 1919-1922

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Thermoelectric Properties of Non-stoichiometric Titanium Oxides for Waste Heat Recovery in Steelworks2010

    • Author(s)
      N.Okinaka, T.Akiyama
    • Journal Title

      ISIJ International

      Volume: 50 Pages: 1296-1299

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Thermoelectric Properties of Rare Earth-doped SrTiO_3 Using Combination of Combustion Synthesis (CS) aad Spark Plasma Sintering (SPS)2010

    • Author(s)
      N.Okinaka, L.Zhang, T.Akiyama
    • Journal Title

      ISIJ International

      Volume: 50 Pages: 1300-1304

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Technology of Latent Heat Storage for High Temperature Application : A Review2010

    • Author(s)
      T.Nomura, N.Okinaka, T.Akiyama
    • Journal Title

      ISIJ International

      Volume: 50 Pages: 1229-1239

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Feasibility of an Advanced Waste Heat Transportation System Using High-Temperature Phase Change Material (PCM)2010

    • Author(s)
      T.Nomura, N.Okinaka, T.Akiyama
    • Journal Title

      ISIJ International

      Volume: 50 Pages: 1326-1332

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Self-ignition Combustion Synthesis of LaNi_5 utilizing Hydrogenation Heat of Metallic Calcium2010

    • Author(s)
      N.Yasuda, S.Sasaki, N.Okiaaka, T.Akiyama
    • Journal Title

      International Journal of Hydrogen Energy

      Volume: 35 Pages: 11035-11041

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ナノサイズマンガン酸化物のフラッシュ合成2010

    • Author(s)
      平本真紀, 沖中憲之, 秋山友宏
    • Organizer
      粉体工学会 2010年度秋期研究発表会
    • Place of Presentation
      国際展示場,東京
    • Year and Date
      2010-11-30
  • [Presentation] Combustiou Synthesis of Fe-doped LaGaO_3-based Perovskite Oxide2010

    • Author(s)
      N.Okinaka, S.Yamamoto, S.Hosokai, T.Akiyama
    • Organizer
      8th Japao-Brazil Symposium on Dust Processing-Energy-Environment in Metallurgical Industries
    • Place of Presentation
      Receut Hotel, Fukuoka
    • Year and Date
      2010-11-01
  • [Presentation] ナノサイズマンガン酸化物のフラッシュ合成2010

    • Author(s)
      平本真紀, 沖中憲之, 秋山友宏
    • Organizer
      日本金属学会 第147回秋期講演大会
    • Place of Presentation
      北海道大学,札幌
    • Year and Date
      2010-09-25
  • [Presentation] 焼結鉱へのバイオタール蒸気による炭素析出処理2010

    • Author(s)
      松井耕祐, 細貝聡, 沖中憲之, 秋山友宏
    • Organizer
      日本鉄鋼協会 第160回秋季講演大会
    • Place of Presentation
      北海道大学,札幌
    • Year and Date
      2010-09-25
  • [Presentation] 低温廃熱利用型氷輸送システムの可能性調査2010

    • Author(s)
      能村貴宏, 大矢哲平, 沖中憲之, 秋山友宏
    • Organizer
      日本鉄鋼協会 第160回秋季講演大会
    • Place of Presentation
      北海道大学,札幌
    • Year and Date
      2010-09-25
  • [Presentation] Optimization of Holding time for Maximizing Figure of Merit of La-Doped SrTiO_3 Prepared by Combustion Syntbesis and post Spark Plasma Sintering2010

    • Author(s)
      A.Kikuchi, N.Okinaka, T.Akiyama
    • Organizer
      8^<th> European Conference on Thermoelectrics ECT 2010
    • Place of Presentation
      Societa del Casino, Como, Italy
    • Year and Date
      2010-09-22
  • [Presentation] 異なる水素圧力下で燃焼合成されたLaNi_5の初期活性化挙動2010

    • Author(s)
      安田尚人, 佐々木志乃, 沖中憲之, 秋山友宏
    • Organizer
      MH利用開発研究会 平成22年度第2回研究会
    • Place of Presentation
      大阪府立大学,大阪
    • Year and Date
      2010-09-08
  • [Presentation] Caの水素化熱を利用した希土類系水素吸蔵合金の燃焼合成2010

    • Author(s)
      安田尚人, 佐々木志乃, 沖中憲之, 秋山友宏
    • Organizer
      化学工学会 第42回秋季大会
    • Place of Presentation
      同志社大学,京都
    • Year and Date
      2010-09-07
  • [Presentation] Self-ignition combustion synthesis of LaNi_5 alloy utilizing hydrogenation heat of calcium2010

    • Author(s)
      N.Yasuda, S.Sasaki, N.Okinaka, T.Akiyama
    • Organizer
      International Symposium on Metal-Hydrogen Systems MH2010
    • Place of Presentation
      Moscow University, Moscow, Russia
    • Year and Date
      2010-07-19
  • [Presentation] 含浸法による高熱伝導性潜熱蓄熱コンポジットの開発2010

    • Author(s)
      大矢哲平, 能村貴宏, 沖中憲之, 秋山友宏
    • Organizer
      伝熱シンポジウム
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター,札幌
    • Year and Date
      2010-05-26
  • [Presentation] Combustion-Synthesis of Metal Hydride for Chiller Using Waste heat2010

    • Author(s)
      S.Sasaki, N.Yasuda, N.Okinaka, T.Akiyama
    • Organizer
      5^<th> Annual International Symposium on Environment
    • Place of Presentation
      TBA, Athens, Greece
    • Year and Date
      2010-05-20

URL: 

Published: 2012-07-19  

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