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高機能光トラップエミッタを用いた高変換効率太陽エネルギー駆動熱電子発電器

Research Project

Project/Area Number 17760231
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field 電力工学・電気機器工学
Research InstitutionShizuoka University

Principal Investigator

荻野 明久  静岡大学, 創造科学技術大学院, 助手 (90377721)

Project Period (FY) 2005 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2006: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Fiscal Year 2005: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,600,000)
Keywords熱電子発電 / セシウム / 太陽光 / 自然エネルギー / エネルギー変換 / 金属加熱 / 発電 / 仕事関数
Research Abstract

太陽エネルギー利用熱電子発電器の出力特性を向上させるには、1)エミッタ加熱効率の向上、2)エミッタ温度範およびセシウム蒸気温度T_<Cs>、などの主要動作条件の最適化、および3)低仕事関数を有する材料開発が重要となる。
これまでの研究から、エミッタ加熱効率の向上には光トラップ機能付きエミッタが有効であることがわかっている。この結果をもとに、光トラップ機能付きエミッタを備えた熱電子発電器と測定システムを構築し、屋外での太陽エネルギーを利用した発電実験を実施した。
大気中に設置したエミッタの加熱実験では、晴天時の太陽光(パワー密度:860W/m^2)を集光することで40秒後にT_E=1300Kに達することを確認した。大気中でのエミッタ加熱は、大気の対流による熱損失およびエミッタ表面の酸化を無視できないが、真空容器内に電極を設置する際に生ずる様々な問題を解決できる。また発電実験では、T_Eを1300Kに保ち、7b、を400〜550Kまで変化させることで出力特性の変化を測定した。この結果、T_E=1300K、7b,=533Kの時に最大出力P_O=0.94W/cm^2が得られた。本実験により得られた出力特性は、特定の条件を満たすことで、我々が作成した太陽エネルギー利用熱電子発電器の出力解析プログラムの解析結果と良く一致する。
発電出力の向上には、発電システムの大規模化による損失の低減と加熱効率の向上が有効である。また発電器電極の仕事関数を低減することが有効であり、低仕事関数の電極作成とその評価に関する研究を行っている。

Report

(2 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2006

All Journal Article (6 results)

  • [Journal Article] 光トラップエミッタを用いた太陽エネルギー駆動熱電子発電器の発電特性2006

    • Author(s)
      荻野 明久, 丹羽 雅之, 神藤 正士
    • Journal Title

      第53回応用物理学関係連合講演会講演予稿集

      Pages: 463-463

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 低仕事関数電極を用いた熱電子発電素子の発電特性2006

    • Author(s)
      丹羽 雅之, 荻野 明久, 神藤 正士
    • Journal Title

      第53回応用物理学関係連合講演会講演予稿集

      Pages: 248-248

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 太陽エネルギー利用熱電子発電器の出力特性および最適動作条件の解析2006

    • Author(s)
      荻野明久, 丹羽雅之, 永津雅章, 神藤正士
    • Journal Title

      第67回応用物理学会学繍演会予稿集

      Pages: 406-406

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 低温で動作する低仕事関数電極を用いた熱電子発電素子2006

    • Author(s)
      丹羽 雅之, 荻野 明久, 神藤正士
    • Journal Title

      第67回応用物理学会学術演会予稿集

      Pages: 405-405

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 低温で動作する低仕事関数震極真空型熱電子発電素子2006

    • Author(s)
      丹羽 雅之, 荻野 明久, 神藤 正士
    • Journal Title

      平成18年度電気関係学会東海支部連合大会

      Pages: 0-39

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Numerical and Experimental Investigation of the Performance of Solar Thermionic Energy Converter with Light Trap Emitter2006

    • Author(s)
      A.Ogino, M.Niwa, M.Nagatsu, M.Kando
    • Journal Title

      Proc. of 5th Inter-Academia 2006 (ISSN 1453-0759) Vol. 1

      Pages: 47-47

    • Related Report
      2006 Annual Research Report

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Published: 2005-04-01   Modified: 2016-04-21  

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