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環境負荷物質を含まないクラスレート化合物を用いたセグメント型熱電発電素子の開発

研究課題

研究課題/領域番号 26289377
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 エネルギー学
研究機関山口大学

研究代表者

岸本 堅剛  山口大学, 創成科学研究科, 助教 (50234216)

研究分担者 赤井 光治  山口大学, 国際総合科学部, 准教授 (20314825)
小柳 剛  山口大学, 理工学研究科, 教授 (90178385)
研究協力者 山本 淳  
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円)
2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
キーワード熱電材料 / 熱電発電モジュール / セグメント型 / クラスレート化合物 / タイプ2クラスレート / タイプ9クラスレート / 熱電発電 / クラスレート / 環境物質未使用 / 発電モジュール / K8Ba16Ga40Sn96
研究成果の概要

P型とN型両方について,IV族元素(Sn,Ge,Si)を母体とするクラスレート化合物から構成されるセグメント型熱電発電素子を作製した。その接合面は素子加工に耐えうる機械的強度を持つとともに,余分な電気抵抗はほとんど無かった。それらを用いて作製した発電モジュールは正常に動作した。得られた発電特性は構成材料の熱電特性からの見積もり値にほぼ一致した。また,従来材料と同等以上の高い熱電性能を有するSn系タイプ2クラスレート焼結体を開発した。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 2件) 図書 (1件) 産業財産権 (3件)

  • [雑誌論文] Preparation and thermoelectric properties of sintered type-II clathrates (K,Ba)24(Al,Sn)1362017

    • 著者名/発表者名
      Suguru Utsunomiya, Kengo Kishimoto, Shota Koda, Koji Akai, Hironori Asada, Tsuyoshi Koyanagi
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds

      巻: 693 ページ: 1039-1044

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2016.09.231

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Synthesis and thermoelectric properties of semiconducting germanium-based type-II clathrate (K,Sr)24(Ga,Ge)1362017

    • 著者名/発表者名
      Kengo Kishimoto, Suguru Utsunomiya, Koji Akai, Hironori Asada, Tsuyoshi Koyanagi
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds

      巻: 695 ページ: 1610-1616

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2016.10.305

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Thermoelectric properties of sintered type-II clathrates (K,Ba)24(Ga,Sn)136 with various carrier concentrations2015

    • 著者名/発表者名
      Kengo Kishimoto, Shota Koda, Koji Akai, Tsuyoshi Koyanagi
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 118 号: 12

    • DOI

      10.1063/1.4931433

    • 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] Thermoelectric and transport properties of sintered n-type K8Ba16Ga40Sn96 with type-II clathrate structure2014

    • 著者名/発表者名
      Shota Koda, Kengo Kishimoto, Koji Akai, Hironori Asada, Tsuyoshi Koyanagi
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 116 号: 2

    • DOI

      10.1063/1.4889822

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Type-IXクラスレート化合物(K,Ba)6(Ga,Sn,Ge)25の作製と熱電気的特性2016

    • 著者名/発表者名
      近藤恭平, 岸本堅剛, 赤井光治, 浅田裕法, 小柳剛
    • 学会等名
      第13回日本熱電学会学術講演会
    • 発表場所
      東京理科大学葛飾キャンパス(東京都葛飾区)
    • 年月日
      2016-09-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] PGEC材料のβ-Zn4Sb3と(K,Ba)24(Ga,Sn)136クラスレートを用いた熱電発電モジュールの作製と特性評価2016

    • 著者名/発表者名
      高島大輝, 岸本堅剛, 小柳剛, 赤井光治, 浅田裕法, 長瀬和夫, 高澤弘幸, 山本淳
    • 学会等名
      第13回日本熱電学会学術講演会
    • 発表場所
      東京理科大学葛飾キャンパス(東京都葛飾区)
    • 年月日
      2016-09-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Ge系とSi系クラスレート化合物を用いたセグメント型熱電発電素子の作製2016

    • 著者名/発表者名
      脇山智之, 石川雄基, 岸本堅剛, 赤井光治, 浅田裕法, 小柳剛
    • 学会等名
      第13回日本熱電学会学術講演会
    • 発表場所
      東京理科大学葛飾キャンパス(東京都葛飾区)
    • 年月日
      2016-09-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] type-IIクラスレート化合物K8Sr16M40Ge96(M=Al,Ga)の作製と熱電気的特性2016

    • 著者名/発表者名
      宇都宮卓, 岸本堅剛, 赤井光治, 浅田裕法, 小柳剛
    • 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(東京都目黒区)
    • 年月日
      2016-03-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] クラスレート化合物を用いたセグメント型熱電モジュールの作製2016

    • 著者名/発表者名
      石川雄基, 土谷陽平, 岸本堅剛, 小柳剛, 長瀬和夫, 高澤弘幸, 山本淳, 赤井光治, 浅田裕法
    • 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(東京都目黒区)
    • 年月日
      2016-03-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Type-Ⅸクラスレート化合物K3Ba3MSn24-xGex(M=Al,Ga,In)の作製と熱電気的特性2015

    • 著者名/発表者名
      近藤恭平, 岸本堅剛, 赤井光治, 小柳剛, 浅田裕法
    • 学会等名
      第12回日本熱電学会学術講演会
    • 発表場所
      九州大学(福岡県春日市)
    • 年月日
      2015-09-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] タイプII構造クラスレート半導体K-Ba-Ga-Snの電子構造と熱電特性向上の検討2015

    • 著者名/発表者名
      赤井光治, 岸本堅剛, 小柳剛, 山本節夫
    • 学会等名
      第12回日本熱電学会学術講演会
    • 発表場所
      九州大学(福岡県春日市)
    • 年月日
      2015-09-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 擬ポテンシャルコードを用いたタイプII構造Snクラスレート半導体の構造評価2015

    • 著者名/発表者名
      藤田遼, 赤井光治, 岸本堅剛, 小柳剛, 栗巣普揮, 山本節夫
    • 学会等名
      第12回日本熱電学会学術講演会
    • 発表場所
      九州大学(福岡県春日市)
    • 年月日
      2015-09-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 熱電発電モジュールの特性シミュレーション2015

    • 著者名/発表者名
      小柳剛, 岸本堅剛, 石川雄基, 山本淳, 長瀬和夫, 高澤弘幸
    • 学会等名
      第12回日本熱電学会学術講演会
    • 発表場所
      九州大学(福岡県春日市)
    • 年月日
      2015-09-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] クラスレート化合物を用いたセグメント型熱電発電モジュールの作製と特性評価2015

    • 著者名/発表者名
      石川雄基, 土谷陽平, 岸本堅剛, 小柳剛, 長瀬和夫, 高澤弘幸, 山本淳, 赤井光治, 浅田裕法
    • 学会等名
      第12回日本熱電学会学術講演会
    • 発表場所
      九州大学(福岡県春日市)
    • 年月日
      2015-09-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Segmented thermoelectric modules using type-VIII Ba-Ga-Sn and type-I Ba-Ga-Ge clathrate compounds2015

    • 著者名/発表者名
      K. Kishimoto, Y. Tsuchiya, T. Koyanagi, K. Nagase, H. Takazawa, Y. Ishikawa, K. Akai, H. Asada, A. Yamamoto
    • 学会等名
      The 34th International & 13th European Conference on Thermoelectrics
    • 発表場所
      Dresden, Germany
    • 年月日
      2015-06-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] First-principles study of electronic structure on PGEC Clathrates K-Ba-Ga-Sn2015

    • 著者名/発表者名
      K. Akai, K. Kishimoto, T. Koyanagi, S. Yamamoto
    • 学会等名
      The 34th International & 13th European Conference on Thermoelectrics
    • 発表場所
      Dresden, Germany
    • 年月日
      2015-06-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] クラスレート化合物を用いたセグメント型素子の熱電発電特性2015

    • 著者名/発表者名
      土谷陽平, 岸本堅剛, 石川雄基, 赤井光治, 浅田裕法, 小柳剛
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス
    • 年月日
      2015-03-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] type-IIクラスレート化合物K8Ba16Al40Sn96の作製と熱電気的特性2015

    • 著者名/発表者名
      宇都宮卓, 幸田翔大, 岸本堅剛, 赤井光治, 浅田裕法, 小柳剛
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス
    • 年月日
      2015-03-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] タイプ2構造Snクラスレートの電子状態に対する元素添加効果2015

    • 著者名/発表者名
      赤井光治, 岸本堅剛, 小柳剛, 山本節夫
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス
    • 年月日
      2015-03-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] タイプ2構造Snクラスレート半導体の電子構造と熱電特性の検討2014

    • 著者名/発表者名
      赤井光治, 岸本堅剛, 小柳剛, 山本節夫
    • 学会等名
      第11回日本熱電学会学術講演会
    • 発表場所
      物質材料研究機構
    • 年月日
      2014-09-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] type-IIクラスレート化合物K8Ba16Ga40Sn96の熱電特性に及ぼす元素置換効果2014

    • 著者名/発表者名
      岸本堅剛, 幸田翔大, 宇都宮卓, 赤井光治, 浅田裕法, 小柳剛
    • 学会等名
      第11回日本熱電学会学術講演会
    • 発表場所
      物質材料研究機構
    • 年月日
      2014-09-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Type-III Cs-Na-Snクラスレート焼結体の作製と熱電気的特性2014

    • 著者名/発表者名
      藤津順也, 岸本堅剛, 赤井光治, 浅田裕法, 小柳剛
    • 学会等名
      第11回日本熱電学会学術講演会
    • 発表場所
      物質材料研究機構
    • 年月日
      2014-09-28 – 2014-09-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] クラスレート化合物を用いたセグメント型熱電素子の作製工程検討2014

    • 著者名/発表者名
      土谷陽平, 岸本堅剛, 石川雄基, 赤井光治, 浅田裕法, 小柳剛
    • 学会等名
      第11回日本熱電学会学術講演会
    • 発表場所
      物質材料研究機構
    • 年月日
      2014-09-28 – 2014-09-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [図書] 「熱電変換材料実用・活用を目指した設計と開発~材料技術/モジュール化/フレキシブル化/実用例~」の第2章第6節「クラスレート熱電変換材料の特性とモジュール化」を分筆2014

    • 著者名/発表者名
      岸本堅剛, 小柳剛
    • 出版者
      情報機構
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [産業財産権] セグメント型熱電発電モジュール2017

    • 発明者名
      山本淳, 長瀬和夫, 岸本堅剛, 小柳剛, 赤井光治
    • 権利者名
      山口大学(権利持分50), 産業技術総合研究所(同50)
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-047721
    • 出願年月日
      2017-03-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] タイプ2クラスレート化合物及び該化合物よりなる熱電変換素子2015

    • 発明者名
      岸本堅剛,小柳剛,赤井光治
    • 権利者名
      山口大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2015-108913
    • 出願年月日
      2015-05-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [産業財産権] タイプ2クラスレート化合物及び該化合物よりなる熱電変換素子2015

    • 発明者名
      岸本堅剛, 小柳剛, 赤井光治
    • 権利者名
      山口大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2015-058493
    • 出願年月日
      2015-03-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-22  

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