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非整合チムニーラダー型化合物を用いた高出力熱電発電デバイスの創製

研究課題

研究課題/領域番号 25289222
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 無機材料・物性
研究機関東北大学

研究代表者

宮崎 讓  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40261606)

研究分担者 林 慶  東北大学, 大学院工学研究科, 准教授 (70360625)
髙松 智寿 (高松 智寿)  東北大学, 大学院工学研究科, 助教 (60708428)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)
2015年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2014年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
2013年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
キーワード非整合化合物 / 廃熱利用 / 熱電変換 / チムニーラダー型化合物 / 変調構造 / 熱電発電モジュール
研究成果の概要

マンガンケイ化物を主成分とするチムニーラダー型化合物群の合成と結晶構造解析を行い、新たな4種類の化合物の詳細な結晶構造を明らかにした。また、最高の熱電特性の実現に向けて合金組成の最適化を行い、p型試料において最高の特性を実現した。更に3cm角の発電モジュールの試作を行い、表裏の温度差を400Kとした際に、最高出力1.3Wを記録した。これは出力密度(単位面積あたりの出力)に換算して1.25 kW/m2 に相当する。

報告書

(4件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件、 謝辞記載あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 5件、 招待講演 7件) 図書 (2件)

  • [国際共同研究] CRISMAT, ENSICAEN(France)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Structural Investigation and Indium Substitution in the Thermoelectric Mn2.7Cr0.3Si4Al2-xInx Series2016

    • 著者名/発表者名
      T. Barbier, E. Combe, R. Funahashi, T. Takeuchi, M. Kubouchi, Y. Miyazaki, E. Guilmeau, R. O. Suzuki
    • 雑誌名

      Journal of ELECTRONIC MATERIALS

      巻: 45 号: 3 ページ: 1992-1999

    • DOI

      10.1007/s11664-016-4365-0

    • NAID

      120005981352

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Crystal structure and thermoelectric properties of the incommensurate chimney-ladder compound RhGeγ (γ ~ 1.293)2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Miyazaki, T. Nakajo, Y. Kikuchi, and K. Hayashi
    • 雑誌名

      Journal of Materials Research

      巻: 36 号: 17 ページ: 2611-2617

    • DOI

      10.1557/jmr.2015.137

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Crystal structure and thermoelectric properties of the incommensurate chimney-ladder compound VGeγ (γ ~ 1.82)2015

    • 著者名/発表者名
      H. Hamada, Y. Kikuchi, K. Hayashi, and Y. Miyazaki
    • 雑誌名

      Journal of Electronic Materials

      巻: 45 号: 3 ページ: 1365-1368

    • DOI

      10.1007/s11664-015-4036-6

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of interstitial Mg in Mg2+xSi on electrical conductivity and Seebeck coefficient2015

    • 著者名/発表者名
      M.Kubouchi, Y. Ogawa, K. Hayashi, T.Takamatsu, Y.Miyazaki
    • 雑誌名

      Journal of Electronic Materials

      巻: 43 号: 3 ページ: 1589-1593

    • DOI

      10.1007/s11664-015-4126-5

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] チムニーラダー型マンガンケイ化物の結晶構造と熱電特性2015

    • 著者名/発表者名
      宮崎 譲
    • 雑誌名

      日本金属学会誌

      巻: 79 ページ: 530-537

    • NAID

      130005105619

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] High Temperature X-ray diffraction study on in commensurate composite crystal MnSiγ - (3+1)-dimensional superspace approach2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Kikuchi, T. Nakajo, K. Hayashi, and Y. Miyazaki
    • 雑誌名

      J. Alloys Comp.

      巻: 616 ページ: 263-267

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2014.07.106

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fabrication of Multilayer-Type Mn-Si Thermoelectric Device2014

    • 著者名/発表者名
      T. Kajitani, T. Ueno, Y. Miyazaki, K. Hayashi, T. Fujiwara, R. Ihara, T. Nakamura, and M. Takakura
    • 雑誌名

      Journal of Electronic Materials

      巻: 43 号: 6 ページ: 1993-1999

    • DOI

      10.1007/s11664-013-2933-0

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 溶融合成したV置換MnSiγの熱電特性2016

    • 著者名/発表者名
      濱田陽紀, 林慶, 宮崎譲
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Incommensurate Nowotny chimney-ladder compounds as potential thermoelectric materials2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Miyazaki, Y. Kikuchi, H. Hamada, S. Naito, K. Hayashi, and K. Yubuta
    • 学会等名
      International Conference on Thermoelectric Materials Science 2015 (TMS2015)
    • 発表場所
      Nagoya University (Nagoya)
    • 年月日
      2015-11-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Crystal Structure and Thermoelectric Properties of Incommensurate Higher Manganese Silicides2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Miyazaki, Y. Kikuchi, H. Hamada, K. Hayashi, and K. Yubuta
    • 学会等名
      8th Conference on Aperiodic Crystals (Aperiodic2015)
    • 発表場所
      Prague, Czech Republic
    • 年月日
      2015-08-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Enhanced thermoelectric performance of higher manganese silicides through the control of valence electron counts2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Miyazaki, Y. Kikuchi, H. Hamada, S. Naito, K. Hayashi, and K. Yubuta
    • 学会等名
      4th Annual International Conference on Thermoelectrics (ICT2015)
    • 発表場所
      Dresden, Germany
    • 年月日
      2015-06-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fabrication and Power Generation of a Silicide-based Thermoelectric Module2015

    • 著者名/発表者名
      S. Naito, R. Funahashi, Y. Matsumura, S. Katsuyama, Y. Kikuchi, K. Hayashi, and Y. Miyazaki
    • 学会等名
      4th Annual International Conference on Thermoelectrics (ICT2015)
    • 発表場所
      Dresden, Germany
    • 年月日
      2015-06-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Crystal structure and thermoelectric properties of Nowotny chimney-ladder VGeγ2015

    • 著者名/発表者名
      H. Hamada, Y. Kikuchi, K. Hayashi, and Y. Miyazaki
    • 学会等名
      4th Annual International Conference on Thermoelectrics (ICT2015)
    • 発表場所
      Dresden, Germany
    • 年月日
      2015-06-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Enhanced thermoelectric performance of lightly Cr-substituted higher manganese silicides2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Miyazaki, Y. Kikuchi, and K. Hayashi
    • 学会等名
      The 1st International Conference on Microstructure and Property of Materials (MPM-2015)
    • 発表場所
      Hangzhou, China
    • 年月日
      2015-05-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Nowotny Chimney-ladder Higher Manganese Silicides as Potential Thermoelectric Compounds2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Miyazaki, Y. Kikuchi, and K. Hayashi
    • 学会等名
      Energy Materials Nanotechnology Phuket 2015 (EMN Phuket 2015)
    • 発表場所
      Phuket, Thailand
    • 年月日
      2015-05-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Chimney-ladder型MnSiγ相における遷移金属の微量置換効果2015

    • 著者名/発表者名
      宮崎 譲, 菊池祐太, 濱田陽紀, 林 慶
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学(神奈川県・平塚市)
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Chimney-Ladder 型化合物VGeγの合成と熱電特性2014

    • 著者名/発表者名
      濱田陽紀, 菊池祐太, 林 慶, 宮﨑 讓
    • 学会等名
      第69回応用物理学会東北支部学術講演会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2014-12-04 – 2014-12-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Incommensurate compounds as potential thermoelectric materials2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Miyazaki, Y. Kikuchi, K. Hayashi
    • 学会等名
      Invited lecture, Faculty of Engineering, University of Malaya
    • 発表場所
      Kuala Lumpur, Malaysia
    • 年月日
      2014-09-22 – 2014-09-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Chimney-ladder 型 MnSiγにおける V 置換効果2014

    • 著者名/発表者名
      菊池祐太, 宮﨑 讓, 中條隆貴, 林 慶
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Nowotny chimney-ladder compounds as potential thermoelectric materials2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Miyazaki, Y. Kikuchi, T. Nakajo, K. Hayashi
    • 学会等名
      5th International Congress on Ceramics (ICC5)
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2014-08-17 – 2014-08-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Valence Electron Control on the Incommensurate Higher Manganese Silicides2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Miyazaki, Y. Kikuchi, K. Hayashi and K. Yubuta
    • 学会等名
      International conference and summer school on advanced silicide technology 2014 (ICSS-SILICIDE2014)
    • 発表場所
      Tokyo University of Science (Tokyo, Katsushika-ku)
    • 年月日
      2014-07-19 – 2014-07-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Effects of Vanadium Substitution on the Crystal Structure and Thermoelectric Properties of Higher Manganese Silicide2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Kikuchi, T. Nakajo, K. Hayashi, K. Yubuta, Y. Miyazaki
    • 学会等名
      6th Forum on New Materials (CIMTEC2014)
    • 発表場所
      Montecatini, Italy
    • 年月日
      2014-06-15 – 2014-06-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] チムニーラダー型化合物MGeγ (M = Rh, Ir) の結晶構造と熱電特性

    • 著者名/発表者名
      宮﨑 讓、中條隆貴、菊池祐太、林慶
    • 学会等名
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      青山学院大学相模原キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] チムニーラダー型RhGeγ(γ ~ 1.294) の合成と熱電特性

    • 著者名/発表者名
      中條 隆貴, 菊池 祐太, 林 慶, 宮﨑 讓
    • 学会等名
      第68回応用物理学会東北支部学術講演会
    • 発表場所
      山形大学米沢キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] Materials Aspect of Thermoelectricity, CRC Handbook2016

    • 著者名/発表者名
      Yuzuru Miyazaki
    • 総ページ数
      12
    • 出版者
      CRC Press, Taylor & Francis
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [図書] Electronic Journal 別冊「2015熱電変換材料&デバイス技術大全」2014

    • 著者名/発表者名
      宮﨑 讓
    • 総ページ数
      106
    • 出版者
      (株)電子ジャーナル
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2013-05-21   更新日: 2019-07-29  

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