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Energy harvesting by indoor ambient thermal variations

研究課題

研究課題/領域番号 23K03706
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分19020:熱工学関連
研究機関東北大学

研究代表者

グエン・ヴァン トゥアン  東北大学, 工学研究科, 准教授 (30795117)

研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2028-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2027年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2026年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2025年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2024年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
キーワードIoT sensing sysems / Energy harvesting / Phase change materials / Energy Harvesting / Thermal fluctuation / IoT sensing system
研究開始時の研究の概要

This research aims to create a novel field that converts the indoor ambient thermal variations into electrical energy.

研究実績の概要

This research aims to create a novel field that converts the indoor ambient thermal variations into electrical energy. The core technology (thermoelectric generator (TEG)) and basic technology (phase change material (PCM)) are combined to convert the indoor ambient temperature fluctuations into usable electricity as a power source for wireless IoT sensing system. The temperature difference of 0.1oC to 1.0oC is always available (anytime and everywhere) due to temperature changes (between day and night) or air convections (wind, humidity,…), biological heat (people walk near the system) across the TEG by employing PCM which is converted into electricity as an electrical power source for wireless IoT systems. The success of the proposal would open a new scenario of “free from energy” for IoT sensing systems. It means that the energy can be harvested at anytime and anywhere from the ambient temperature fluctuations which can accumulate and store for sensing system.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

I'm currently focused on improving thermoelectric materials and refining the fabrication process of thermoelectric generators. I have successfully developed high-performance n-type thermoelectric materials using Bi2Te3 as a base. Our efforts are now directed towards optimizing the p-type thermoelectric material.

今後の研究の推進方策

I plan to develop high-performance p-type thermoelectric materials using an electrodeposition method. Through doping ions or embedding nanoparticles into the composite, we anticipate enhancing performance by leveraging the phonon-scattering effect. Additionally, I will utilize micro-fabrication technologies to fabricate micro-thermoelectric generators.

報告書

(1件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 5件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Thermal energy harvester using ambient temperature fluctuations for self-powered wireless IoT sensing systems: A review2024

    • 著者名/発表者名
      Thi Kim Tuoi Truong、Van Toan Nguyen、Ono Takahito
    • 雑誌名

      Nano Energy

      巻: 121 ページ: 109186-109186

    • DOI

      10.1016/j.nanoen.2023.109186

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Microfabrication of BiTeSb thermoelectric devices for applications to IoT sensor2023

    • 著者名/発表者名
      Takahito Ono, Nguyen Van Toan, and Truong Thi Kim Tuoi
    • 学会等名
      International Conference on Semiconductor Technology for Ultra Large Scale Integrated Circuits and Thin film Transistors (ULSIC VS TFT 8)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Heat storage thermoelectric generator as an electrical power source for IoT sensing systems2023

    • 著者名/発表者名
      Truong Thi Kim Tuoi, Nguyen Van Toan, and Takahito Ono
    • 学会等名
      International conference on science, technology, and innovation for sustainable development (STISD) 2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Nanoengineered microsystems: Examples and Demonstrations2023

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Van Toan, and Takahito Ono
    • 学会等名
      International conference on science, technology, and innovation for sustainable development (STISD) 2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] TEG and applications in aquaponics2023

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Van Hieu, Nguyen Hoang Quan, Ho Thanh Huy, and Nguyen Van Toan
    • 学会等名
      8th International workshop on nanotechnology and application (IWNA 2023)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Nanoengineered micro-supercapacitors for self-powered wireless sensing systems2023

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Van Toan, Truong Thi Kim Tuoi, Nguyen Van Hieu, and Takahito Ono
    • 学会等名
      The 4th international conference on engineering physics, MEMS-Biosensors and applications
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2023-04-13   更新日: 2024-12-25  

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