エバネッセント波誘導擬似プラズモンによる高密度近赤外光起電力発電

• 研究課題/領域番号: 21360094
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 熱工学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 花村 克悟 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (20172950)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円); 2011年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2010年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円); 2009年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
• キーワード: エバネッセント波 / 表面プラズモン / 波長選択 / エネルギー変換 / 熱光起電力発電 / 電界集中 / 熱光起電力電池 / 発電効率

研究概要

本研究において、熱エネルギーにより加熱されたタングステン製平滑面エミッター表面をGaSb製光電池に近づけることにより、通常の伝播光に比べて、エバネッセント波効果により、およそ4倍の発電密度となることが示された。さらに数値シミュレーションモデルを独自に開発し、対向するピラーアレイ構造表面において、ピラー間隙間の表面プラズモンがその深さ(ピラー高さ)により周波数制御できる(すなわちエバネッセント波の波長制御となる)ことを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Energy Conversion from Thermal Energy to Spectral-Controlled Radiation for Thermophotovoltaics using Porous Quartz Glass Media (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomoyuki Kumano, KatsunoriHanamura
  • 雑誌名: Journal of ThermalScience and Technology 巻: Vol.6 No.3 ページ: 391-405
  • NAID: 130001185687
  • 査読あり
• [雑誌論文] ふく射機能性表面の放射シミュレーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 平島大輔, 花村克悟
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集 巻: Vol.77 No.782 ページ: 1978-1993
  • NAID: 130005018672
  • 査読あり
• [雑誌論文] 近似黒体面を用いた熱光起電力電池の発電特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 花村克悟, 谷口祐司, パチャムスジャヤベル, エライヤラジュスリニバサン, 深井尋史, 山田明
  • 雑誌名: 熱物性 巻: Vol.25No.1 ページ: 15-20
  • NAID: 10027949149
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photovoltaic generation of electricity using near-field radiation (2011)
  • 著者名/発表者名: Katsunori Hanamura, Hirofumi Fukai, Elaiyaraju Srinivasan, Masao Asano Teppei Masuhara
  • 雑誌名: Proceedings of ASME/JSME 2011 8^<th> Thermal Engineering Joint Conference ページ: 1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Energy conversion from thermal energy to spectral-controlled radiation for thermophotovoltaics using porous quartz glass media (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomoyuki Kumano, Katsunori Hanamura
  • 雑誌名: Journal of Thermal Science and Technology 巻: 6 ページ: 391-405
  • NAID: 130001185687
  • 査読あり
• [雑誌論文] 近似黒体面を用いた熱光起電力電池の発電特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 花村克悟, 谷口祐司, パチャムス ジャヤベル, エライヤラジュ スリニバサン, 深井尋史, 山田明
  • 雑誌名: 熱物性 巻: 25 ページ: 15-20
  • NAID: 10027949149
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photovoltaic generation of electricity using near-field radiation (2011)
  • 著者名/発表者名: Katsunori Hanamura, Hirofumi Fukai, Elaiyaraju Srinivasan, Masao Asano, Teppei Masuhara
  • 雑誌名: Proceedings of ASME/JSME 2011 8^<th> Thermal Engineering Joint Conference, ASME ページ: 1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] 近似黒体面を用いた熱光起電力電池の発電特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 花村克悟, 谷口祐司, Pachamuthu Jayavel, Elaiyaraju Srinivasan, 深井尋史, 山田明
  • 雑誌名: 熱物性 巻: Vol.25 ページ: 15-20
  • NAID: 10027949149
  • 査読あり
• [雑誌論文] Directional Charactersitics of Thermal Radiation Emitted from Microstructured Surface, RAD-10, Proceedings of the 6th International Symposium on RADIATIVETRANSFER (2010)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Hirashima, Katsunori Hanamura
  • 雑誌名: INTERNATIONAL CENTRE FOR HEATAND MASS TRANSFER 巻: (CD-ROM) ページ: 1-15
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of Spectral Emittance using a Rare-Earth Oxide Film coated ona Ceramic Plate (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomoyuki Kumano, Katsunori Hanamura
  • 雑誌名: Heat Transfer-Asian Research 巻: Vol.39, No.4 ページ: 209-221
• [雑誌論文] Directional Charactersitics of Thermal Radiation Emitted from Microstructured Surface (2010)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Hirashima, Katsunori Hanamura
  • 雑誌名: RAD-10, Proceedings of the 6th International Symposium on RADIATIVE TRANSFER, INTERNAT IONAL CENTRE FOR HEAT AND MASS TRANSFER 巻: (CD-ROM) ページ: 1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of Spectral Emittance using a Rare-Earth Oxide Film coated on a Ceramic Plate (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomoyuki Kumano, Katsunori Hanamura
  • 雑誌名: Heat Transfer-Asian Research 巻: Vol.39 ページ: 209-221
  • 査読あり
• [雑誌論文] 希土類酸化膜における放射率の制御に関する研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 熊野智之, 花村克悟
  • 雑誌名: 熱物性 巻: Vol.23, No.2-83 ページ: 105-110
  • NAID: 10024884241
  • 査読あり
• [雑誌論文] 希土類酸化膜における放射率の制御に関する研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 熊野智之, 花村克悟,
  • 雑誌名: 熱物性 Vol.23 ページ: 105-110
  • NAID: 10024884241
  • 査読あり
• [雑誌論文] Normal Spectral Emittance of a Nickel Metal Surface with Rectangular Microcavities (2009)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Hirashima, Yuki- Kameya, Katsunori Hanamura
  • 雑誌名: Heat Transfer-Asian Research Vol.38 ページ: 141-148
  • NAID: 10021064625
  • 査読あり
• [学会発表] Energy Conversion and Heat Recovery supported by Nano- and/or Micro-Technology～Thermophotovoltaics through Near-Field Radiation and Solid Oxide Fuel Cells using Proton Conductors～ (2011)
  • 著者名/発表者名: Katsunori Hanamura
  • 学会等名: ECO-MATES 2011
  • 発表場所: Osaka
  • 年月日: 2011-11-28
• [学会発表] ふく射機能性釉薬によるセラミックスの放射率制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 熊野智之,花村克悟
  • 学会等名: 第32回日本熱物性シンポジウム
  • 発表場所: 神奈川県
  • 年月日: 2011-11-21
• [学会発表] 熱ふく射近接場成分の計測に関する研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤井康太,平島大輔,花村克悟
  • 学会等名: 第32回日本熱物性シンポジウム
  • 発表場所: 神奈川県
  • 年月日: 2011-11-21
• [学会発表] 近接場におけるふく射輸送のスペクトル制御に関する研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 平島大輔,花村克悟
  • 学会等名: 第32回日本熱物性シンポジウム
  • 発表場所: 神奈川県
  • 年月日: 2011-11-21
• [学会発表] プローブを用いた熱輻射の近接場計測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 花村克悟
  • 学会等名: 独立行政法人日本学術振興会ナノプローブテクノロジー第167回委員会第64研究会
  • 発表場所: 神奈川県(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-17
• [学会発表] Measurement of output power of thermophotovoltaic cells using a pseudo blackbody surface (2011)
  • 著者名/発表者名: Katsunotri Hanamura, Yuji Taniguchi, Pathamuth Jayavel, Elaiyaraju Srinivasan, Hirofumi Fukai, Akira Yamada
  • 学会等名: European Conference on Thermophysical Properties 19
  • 発表場所: Thessaloniki, Greece
  • 年月日: 2011-08-28
• [学会発表] 近接場ふく射輸送の数値シミュレーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 平島大輔,花村克悟
  • 学会等名: 第48回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2011-06-01
• [学会発表] 近接場ふく射輸送の数値シミュレーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 平島大輔, 花村克悟
  • 学会等名: 第48回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 岡山県
  • 年月日: 2011-06-01
• [学会発表] Energy Conversion and Heat Recovery supported by Nano-and/or Micro-Technology～Thermophotovoltaics through Near-Field Radiation and Solid Oxide Fuel Cells using Proton Conductors～ (2011)
  • 著者名/発表者名: Katsunori Hanamura
  • 学会等名: ECO-MATES
  • 発表場所: Osaka
• [学会発表] Measurement of output power of thermophotovoltaiccells using a pseudo blackbody surface (2011)
  • 著者名/発表者名: Katsunotri Hanamura, Yuji Taniguchi, Pathamuth Jayavel, Elaiyaraju Srinivasan, Hirofumi Fukai, Akira Yamada
  • 学会等名: European Conference on Thermo physical Properties
  • 発表場所: Thessaloniki, Greece
• [学会発表] 希土類ドープによる近赤外ふく射機能性釉薬の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 熊野智之,花村克悟
  • 学会等名: 第31回日本熱物性シンポジウム
  • 発表場所: 九州大学伊都キャンパス
  • 年月日: 2010-11-17
• [学会発表] 近接場光輸送に関する研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 平島大輔,花村克悟
  • 学会等名: 第31回日本熱物性シンポジウム
  • 発表場所: 九州大学伊都キャンパス
  • 年月日: 2010-11-17
• [学会発表] 希土類ドープによる近赤外ふく射機能性釉薬の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 熊野智之, 花村克悟
  • 学会等名: 第31回日本熱物性シンポジウム
  • 発表場所: 九州大学 伊都キャンパス
  • 年月日: 2010-11-17
• [学会発表] 近接場光輸送に関する研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 平島大輔, 花村克悟
  • 学会等名: 第31回日本熱物性シンポジウム
  • 発表場所: 九州大学 伊都キャンパス
  • 年月日: 2010-11-17
• [学会発表] 近接場光起電力発電の電気力学的考察 (2010)
  • 著者名/発表者名: 花村克悟,平島大輔,深井尋史,浅野雅夫
  • 学会等名: 熱工学コンファレンス2010
  • 発表場所: 長岡技術大学
  • 年月日: 2010-10-31
• [学会発表] 発電デバイスと環境・エネルギー技術 (2010)
  • 著者名/発表者名: 花村克悟
  • 学会等名: KRI クライアントコンファレンス&ワークシヨップ'10
  • 発表場所: 京都リサーチパーク 招待講演
  • 年月日: 2010-10-22
• [学会発表] 熱ふく射の近接場成分計測に関する研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 平島大輔,黒田圭佑,花村克悟
  • 学会等名: 第47回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2010-05-26
• [学会発表] 導体矩形マイクロキャビティの指向性単色放射率に関する放射シミュレーション (2010)
  • 著者名/発表者名: 平島大輔,花村克悟
  • 学会等名: 第47回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2010-05-26
• [学会発表] 近接場光起電力発電の高密度化に関する研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 浅野雅夫,深井尋史, Elaiyaraju Srinivasan,花村克悟
  • 学会等名: 第47回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2010-05-26
• [学会発表] 回折格子表面の放射シミュレーション (2009)
  • 著者名/発表者名: 平島大輔,花村克悟
  • 学会等名: 第30回日本熱物性シンポジウム
  • 発表場所: 米沢市「伝国の杜」
  • 年月日: 2009-10-28
• [学会発表] 熱再生燃焼エネルギー変換から光発電へ (2009)
  • 著者名/発表者名: 花村克悟
  • 学会等名: 日本燃焼学会 夏季研究会
  • 発表場所: 富士箱根ランド
  • 年月日: 2009-09-04
• [学会発表] エバネッセント波による熱光起電力発電の高密度化に関する研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 浅野雅夫, 谷口祐司, 増原鉄平, 花村克悟
  • 学会等名: 第46回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 京都国際会館
  • 年月日: 2009-06-03
• [備考]
  • URL: http://www.mep.titech.ac.jp/-TANSO/hanamura/index-j.html