接触抵抗低減に着目した熱電発電モジュール開発のプラットフォーム構築

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21H04095
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 清水 嘉 東北大学, 工学研究科, 技術専門職員
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 熱電発電 / 抵抗率測定

Outline of Annual Research Achievements

熱電発電モジュールの開発においては, 接触抵抗を測定し, その低減を図ることが求められる. 本研究では, 接触抵抗低減に着目した熱電発電モジュール開発のプラットフォーム構築を目的とした. このプラットフォーム構築によって熱電発電モジュール構造の最適化を行うことが可能となり, 熱電発電モジュールの開発を加速することが期待される .
接触抵抗は数μΩ程度と考えられるので, 測定には直流四端子法を用いる. 熱電発電モジュール全体を万力を用いて挟み込み固定した. 万力は加工が容易な黄銅を用いて作製し, 表面に絶縁テープを利用して, 電極部と絶縁した. 熱電発電モジュール内部に電圧端子を設置し, 一方の電圧端子を可動式の針端子とした. 針端子はマイクロメータが附属されたステージに設置し, その値を読んで測定位置を把握した. 電流値および電圧値は, 直流電源およびマルチメータより読み取り, その値をプロットして, オーミック測定を行い抵抗値を算出した.
今後, CAE ソフトを用いて抵抗値をシミュレーションし, 計算値と実測値を比較して熱電発電モジュール開発の促進を目指す. 申請者が開発したANSYS による熱流体解析法を用いて, 熱電発電モジュールの熱電特性, 発電性能の計算値を導き出すことを考えている. 解析に用いる接触抵抗には測定値を,熱電素子の物性値は所属研究機関で開発を進めているホイスラー合金やケイ化物の値を用いる.
また日本熱電学会, 応用物理学会に所属し,最新の最新の熱電発電変換効率測定装置のノウハウを学んだ. 今後, 本研究で得られた結果をまとめ, 核融合研技術研究会で口頭発表を行う予定である.