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イオン伝導ガラスにおけるソレー効果を利用した熱電変換の実証

研究課題

研究課題/領域番号 17K14545
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 無機工業材料
研究機関京都大学

研究代表者

清水 雅弘  京都大学, 工学研究科, 助教 (60704757)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワードガラス / 温度勾配 / 熱起電力 / ソレー効果 / イオン伝導 / ガラス融液 / イオン伝導ガラス / 熱電変換
研究成果の概要

LiPO3ガラスに温度勾配をかけた時、熱起電力が生じ高温側が正に帯電することを確認した。また、平均温度が高くなるにつれて、生じる熱起電力が小さくなる傾向を確認した。実験結果をもとに、ソレー効果の機構を熱起電力と各種パラメータ間の関係式を用いて考察したところ、Liイオンの拡散機構として、イオンが初期状態の安定位置から抜け出すエネルギーよりも、入り込むための空孔を形成するために要するエネルギーの方が大きい可能性が示唆された。これがソレー効果の発現と熱起電力の発生に寄与していると考えられる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年電解質溶液におけるソレー効果により、イオンが熱拡散し熱起電力が発生することが確認されている。例えばPEO-NaOH溶液に温度勾配をかけることで熱起電力が発生したと報告例が挙がっている。一方、本研究成果は固体材料であるガラス材料において、ソレー効果によって熱起電力が発生することを示すとともに、その機構について一端を明らかにした点で意義がある。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Soret coefficient of a sodium borate melt: Experiment with a vertical furnace and thermodynamic theory2018

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Shimizu, Shohei Hosoya, Takeyuki Kato, Jun Matsuoka, Hiroshi Kato, Masayuki Nishi,
    • 雑誌名

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      巻: 126 号: 12 ページ: 997-1004

    • DOI

      10.2109/jcersj2.18135

    • NAID

      130007539704

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
    • 年月日
      2018-12-01
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Role of partial molar enthalpy of oxides on Soret effect in high-temperature CaO-SiO2 melts2018

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Shimizu, Jun Matsuoka, Hiroshi Kato, Takeyuki Kato, Masayuki Nishi, Heidy Visbal,
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: none 号: 1 ページ: 15489-15489

    • DOI

      10.1038/s41598-018-33882-1

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ナトリウムケイ酸塩ガラス融液における各酸化物のソレー係数測定2018

    • 著者名/発表者名
      福與 翼・清水 雅弘・加藤 毅之・西 正之・平尾 一之・下間 靖彦・三浦 清貴
    • 学会等名
      公益社団法人日本セラミックス協会第 31 回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] LiPO3 ガラスの熱起電力測定2018

    • 著者名/発表者名
      加藤 毅之・清水 雅弘・小久保 遼平・下間 靖彦・三浦 清貴
    • 学会等名
      公益社団法人日本セラミックス協会第 31 回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] アルカリホウ酸塩ガラスの熱起電力測定2018

    • 著者名/発表者名
      小久保 遼平・清水 雅弘・加藤 毅之・下間 靖彦・三浦 清貴
    • 学会等名
      公益社団法人日本セラミックス協会第 31 回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ガラス形成酸化物融液のソレー効果解明への実験・分子動力学計算・理論によるアプローチ2018

    • 著者名/発表者名
      清水雅弘
    • 学会等名
      純正・応用化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Experimental, Molecular Dynamics, and Theoretical Approach to the Soret Effect in Sodium Borate Glass Melts2018

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Shimizu, Syohei Hosoya, Takeyuki Kato, Hiroshi Kato, Masayuki Nishi, Kazuyuki Hirao, Yasuhiko Shimotsuma, Kiyotaka Miura
    • 学会等名
      ICG Annual meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 分子動力学計算によるNa2SiO3融液のSi-Oネットワークで起こる化学反応の解析2018

    • 著者名/発表者名
      清水雅弘
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2018年年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] LiPO3ガラスの熱起電力測定2018

    • 著者名/発表者名
      加藤毅之
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2018年年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] CaO-SiO2融液におけるソレー効果解明への分子動力学計算によるアプローチ2018

    • 著者名/発表者名
      清水雅弘
    • 学会等名
      第15回京都大学福井謙一記念研究センターシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] CaO-SiO2融液におけるソレー効果の分子動力学計算2017

    • 著者名/発表者名
      清水雅弘
    • 学会等名
      第十二回日本セラミックス協会関西支部学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] アルカリゲルマン酸塩ガラス融液におけるアルカリ金属酸化物のソレー効果2017

    • 著者名/発表者名
      加藤寛
    • 学会等名
      第十二回日本セラミックス協会関西支部学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] アルカリゲルマン酸塩ガラス融液におけるアルカリ金属酸化物のソレー係数2017

    • 著者名/発表者名
      加藤寛
    • 学会等名
      日本セラミックス協会関東支部第7回若手研究発表交流会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ナトリウムホウ酸塩ガラス融液における酸化ナトリウムのソレー効果2017

    • 著者名/発表者名
      加藤毅之
    • 学会等名
      第十二回日本セラミックス協会関西支部学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2020-03-30  

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