| 研究課題/領域番号 |
19H00772
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分21:電気電子工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京理科大学 |
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研究代表者 |
飯田 努 東京理科大学, 先進工学部マテリアル創成工学科, 教授 (20297625)
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| 研究分担者 |
麻原 寛之 岡山理科大学, 工学部, 准教授 (50709615)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
45,110千円 (直接経費: 34,700千円、間接経費: 10,410千円)
2021年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
2020年度: 13,910千円 (直接経費: 10,700千円、間接経費: 3,210千円)
2019年度: 19,630千円 (直接経費: 15,100千円、間接経費: 4,530千円)
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| キーワード | 熱電変換 / 環境低負荷半導体 / 排熱発電 / マグネシウムシリサイド / DC-DCコンバータ / 窒化ガリウム / シリサイド / CO2排出削減 / 自動車排熱 / 熱電発電 / CO2削減 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、エンジンを搭載する電動車（ストロング／マイルド・ハイブリッド系、発電機搭載EV系）の未利用排気熱から熱電発電方式で回生電力化を行うことで車載電力を補い、エンジン搭載電動自動車における～4％以上の燃費改善(CO2削減) に資する取組みである。本研究では、軽量で資源豊富、かつ生産時および廃棄時において環境低負荷な熱電変換材料Mg2Siの現状の基本性能を基にして、「車載用小型排気熱発電システム」の実用化に資する要素技術（熱伝達機構改善、熱電モジュールに整合した熱交換器、車載熱電池専用 DC-DC電力変換）の基礎開発を行う挑戦的取組みである。
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| 研究成果の概要 |
発電用エンジンを搭載する電動自動車の低炭素化に向けて、中温度域(<600℃)未利用排気熱を熱電発電システムで回生電力化し燃費改善(CO2削減)につなげられる以下の要素技術について、研究開発を実施し成果を創出した。
(1)熱電変換材料による発電素子の性能を最大限に引出すために、熱伝導可変機能を有するセラミック多層基板を導入した熱発電モジュール構造の基礎開発、(2)エンジン排気系から熱発電モジュールの耐久温度を越えない調温機能を内装した熱交換・導熱機構の開発、(3)熱発電モジュールが発電した電力を余さず取出し高変換効率で電力用途に供給できる熱電池専用DC-DC電力変換技術開発
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
学術的には、熱発電材料の基本的な発電特性の向上、熱伝導を可変できる基板構造、可変コンダクタンスヒートパイプ導熱、新型動作方式によるDC-DC電力変換回路開発の取り組みにより、産業化視点での社会実装に必要な基盤技術となりうる次期型高出力Mg2Siクリーン熱電池特性向上、熱発電用熱交換器構造小型高熱伝達型熱電専用熱交換機、極低損失型熱電発電モジュール特化型DC-DC電力変換器の実現に目処をつけた。
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