| 研究課題/領域番号 |
13555188
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 展開研究 |
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| 研究分野 |
構造・機能材料
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| 研究機関 | 豊橋技術科学大学 |
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研究代表者 |
梅本 実 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (90111921)
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| 研究分担者 |
森井 浩一 大同特殊鋼株式会社, 技術開発研究所, 研究職
土谷 浩一 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (50236907)
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| 研究期間 (年度) |
2001 – 2002
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| 研究課題ステータス |
完了 (2002年度)
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| 配分額 *注記 |
13,000千円 (直接経費: 13,000千円)
2002年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2001年度: 10,800千円 (直接経費: 10,800千円)
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| キーワード | 熱電材料 / 廃熱 / 環境問題 / シリサイド / 焼結 / Mg_2Si / Fe_2VAl / 低環境負荷 / 熱電 / ゼーベック |
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| 研究概要 |
一次供給エネルギーの約60%が廃熱であり、熱エネルギーと電気エネルギーを直接変換する熱電材料を利用することによって、廃熱を有効利用することが可能である。近年、廃熱の利用が進んだことにより廃熱が低級化しており、中・低温域で高効率な熱電材料の開発が切望されている。現在、CoSb_3やBi_2Te_3等が中・低温域用の熱電材料として実用化および研究されている。しかし、これらの材料は重元素や有害元素で構成されており、環境汚染の問題から今後の使用が規制されると思われる。そこで本研究では、資源が豊富で環境負荷の小さい元素で構成されるMg_2Si, Fe_2VAl系熱電材料に着目して、熱電特性の向上を目指して研究を行った。Mg_2Si系熱電材料は比重が約2と軽量であるため、自動車等の移動体の廃熱利用に適している。また、Fe_2VAl系熱電材料は使用温度域が室温付近であり、フェルミ準位を擬ギャップの中心から僅かにずらすことにより熱電特性を容易に向上させることが可能であると推測される。研究の結果、Alを添加したMg_2Siでは、性能指数Zが最大0.67×10^<-3>K^<-1>(856K)と珪化物熱電材料の中で最も高く、中温域の廃熱利用への使用が有望であることが分かった。また、Fe_2VAl系熱電材料では、Si添加により無添加のFe_2VAlに比べて電気抵抗率pは半分以下となり、パワーファクターPの最大値は4.09×10^<-3>W/mK^2(313K)となった。このように低温域での使用が有望であることが分かった。また、Si添加Fe_2VAlは、現在実用化されているBi-Te系熱電材料よりもP値が高い値を示したことから、熱伝導率kの値によってはBi-Te系に取って代わる可能性があることが示唆された。しかし、Al添加Mg_2SiおよびSi添加Fe_2VAl熱電材料は何れもn型であり、今後高性能なp型熱電材料の開発が必要である。
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