| 研究課題/領域番号 |
22K14195
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分19020:熱工学関連
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| 研究機関 | 九州工業大学 |
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研究代表者 |
三浦 飛鳥 九州工業大学, 環境エネルギー融合研究センター, 助教 (10911274)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2022年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | 熱電変換材料 / ハロゲン化ペロブスカイト / 磁気熱電効果 / 熱電変換 / 強磁性体 / 異常ネルンスト効果 / 熱工学 / 複合材料 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
磁気熱電効果は、強磁性体金属において温度勾配および磁化の両方に直交した方向に電場が生じる横型熱電効果である。一方で、従来の熱電効果は温度勾配と平行な方向に電場が生じる縦型熱電効果である。磁気熱電効果に基づく横型熱電発電は、従来の縦型熱電発電にはない様々なメリットを有するが、出力が小さいことが実用化に向けた大きな課題となっている。本研究では、強磁性体金属中の横熱電出力に加え、従来の熱電材料の性能向上に適用されてきたナノ構造化技術を用いて、従来にはないナノ構造化材料技術を用いた材料複合化による磁気熱電変換材料の出力増強・高効率化手法の確立を目指す。
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| 研究成果の概要 |
磁性熱電現象の一つであるゼーベック駆動横型熱電効果の出力向上に向けた研究を推進した。報告されているバルクSiと強磁性体であるCo2MnGa薄膜を組み合わせた系に比べ、バルクSiとバルクCo2MnGaを用いた系において、出力が1桁向上することを実証した。また、ゼーベック駆動横型熱電効果と同様の原理を利用した横熱電係数の直接計測手法の開発にも成功している。
加えて熱電半導体の開発として、CoSb3塗布膜の成膜および熱電性能評価、高圧歪加工によるBi2Te3における熱電変換性能の向上、新奇ハロゲン化ペロブスカイト熱電変換材料の開発などを行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
熱エネルギーの有効利用と再利用は、持続的社会の実現に向けた大きな課題である。この課題の解決に向けた候補技術として、温度差から電力を取り出す熱電変換が注目されている。また、熱電変換技術は自己発電可能・小型軽量・高信頼性などの特長を有しているため、近年ではIoT機器用自立電源として期待され盛んに研究が進められている。本研究で得られた材料系や性能向上手法によってカーボンニュートラルに向けた革新的なエネルギー技術の開発に大きく貢献できると期待している。
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