2016 Fiscal Year Annual Research Report
Compact superconducting magnetic energy storage device fabricated using process technologies of microelectromechanical systems
| Project/Area Number |
26289074
|
|---|
| Research Institution | Nagoya University |
|---|
Principal Investigator |
元廣 友美 名古屋大学, 未来社会創造機構, 教授 (20394421)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杉本 憲昭 株式会社豊田中央研究所, その他部局等, 研究員 (60394714)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 蓄電 / コイル / 超電導 / MEMS / シリコン / 磁気エネルギー / 電気エネルギー / 極低温 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の発案から、H27にSiウェハ上1200ターンの螺旋状トレンチ内に形成したNbN超電導螺旋状コイル中、300ターンの断線の無い領域についき、臨界電流値47mA、磁気エネルギー貯蔵量9.9μJを実測、原理実証の成功までをまとめ、Superconductor Science and Technology 30, 015014(11pp)(2017)に公表、オリジナリティを確保した。その後、V字型の溝に変更、臨界電流が5倍弱増加した。これらの結果に基づき、理想的なトレンチ構造の場合、30cm×30cm×60cmのSMESユニットで1.8Wh/リットルと、従来の大型SMESの2倍強の貯蔵電力密度が算出された。また、多少の断線は影響のでないコイル構造を考案、特許出願した。さらに飛躍的な高性能化を目指し、YBCO/CeO2/Si系にトライするも、まだ配向成膜未達。ウェハ接合は、予備検討での接合確認のみで、本格検討には入れなかった。磁気センサを用い、通電中のウェハの動径方向の磁力密度分布をはじめて測定し、中心から空芯部は徐々に磁力密度が増加し、コイル内縁で最大となり、外縁に向かって漸減するのを実測した。YBCOでは、この内縁での電磁応力がSiウェハを破壊する可能性があり、今後のコイル形状設計の指針とする。一方、市販NbTi線をNbN螺旋コイル両端に圧着、15K以下で、NbNコイルに超電導電流を外部から流し込み、10K以下でNbTi線が超電導転移することで、超電導閉回路を形成し、永久電流モードを実現して、磁気エネルギー貯蔵の保持を試みた。しかし、永久電流は数十秒で減衰した。NbTi-NbN圧着部の接触抵抗によるとみられる。NbN薄膜にヒータ薄膜を積層し、超電導閉回路の断線も試みたが、コイル本体に熱の影響が出た。超電導スイッチでの永久電流モードの実現にはさらなる検討が必要である。
|
| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Causes of Carryover |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
|
-
-
-
[Presentation] Stress control of NbN film on the Si wafer for SMES2017
Author(s)
Yushi Ichiki, Yasuhiro Suzuki, Nobuhiro Iguchi, Tatsumi Hioki, Akihisa Ichiki and Tomoyoshi Motohiro
Organizer
The 1st Seminar on JSPS Core-to-Core Program ( B. Asia-Africa Sxience Platforms) "Establishment of Reaearch Hub for Compact Mobility in the ASEAN Region"
Place of Presentation
Hanoi University of Science and Technology
Year and Date
2017-03-06 – 2017-03-06
Int'l Joint Research
-
[Presentation] Compact SMES with a Superconducting Film in a Spiral Trench on a Si-Wafer Formed by MEMS Technology with Possible High Energy Storage Volume-Density Comparable to Those of Rechargeable Batteries2016
Author(s)
N. Iguchi, Y. Suzuki, K. Adachi, T. Hioki, A. Ichiki, T. Motohiro, N. Sugimoto, C.-H Hsu, R. Sato, S. Kumagai, M. Sasaki, J.-H. Noh, Y. Sakurahara, K. Okabe,O. Takai, H. Honma, H. Watanabe, H.Sakoda, H. Sasagawa, H. Doy, S. Zhou,T. Nozaki, H. Hori, S. Nishikawa
Organizer
1st Asian Int’l Cryogenic Mater. Conf.-50th Anniversary Conf. of Cryogenics and Superconductivity Soc. Jpn
Place of Presentation
Kanazawa-Kagekiza, Kanazawa, Japan
Year and Date
2016-11-07 – 2016-11-10
Int'l Joint Research
-
-
