溶融塩電解を用いたFe-Al系低次元熱電変換デバイスの新規作製プロセス

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 15K06525
• 研究種目: 基盤研究(Ｃ)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 金属・資源生産工学
• 研究機関: 兵庫県立大学
• 研究代表者: 山本 宏明 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (40326301)
• 研究協力者: 森下 政夫
• 研究期間 (年度): 2015-10-21 – 2019-03-31
• キーワード: 溶融塩電解 / 鉄-アルミニウム合金 / 熱電変換材料 / 電解作製 / 合金薄膜

研究成果の概要

熱電変換機能を有するFe-Al 合金薄膜を作製するため，塩化物溶融塩における電解析出を用いた製造プロセスを研究した．Fe-Al合金は組成によって熱電変換特性が変化するため，合金組成を制御することに主眼を置き，電解条件を検討した．各金属の析出挙動を電気化学的に調べ，電析物の組成や構造を調べることで，AlCl3-NaCl-KCl-FeCl2溶融塩の組成，特にAlCl3とFeCl2のモル比，電解温度や定電流電解における電流密度，定電位電解における電解電位，さらには添加剤がFe-Al合金の組成に与える影響について明らかにし，Fe-Al合金電析膜の熱電変換特性を制御する条件を明らかにした．

自由記述の分野

物理化学，電気化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

一般的で安価な金属である鉄とアルミニウムから成る熱電変換材料は，性能指数は低いものの，資源枯渇が懸念されるレアメタルを使用しておらず，将来的において重要な材料となる可能性がある．熱電変換デバイスはp型およびn型熱電変換材料を交互に接続して構成されるため，薄膜状の熱電変換材料を用いて熱電変換デバイスを構成すれば軽量化・高容量化が期待できる．本研究では，鉄-アルミニウム系熱電変換デバイスに利用する鉄-アルミニウム合金薄膜の作製条件を明らかにしており，基礎的ではあるが重要な成果が得られたと考える．