| 研究課題/領域番号 |
15K14169
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
佐藤 宏司 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 製造技術技術部門, 主任研究員 (70344166)
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| 研究分担者 |
馬場 創 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 製造技術研究部門, 主任研究員 (20371065)
浅沼 博 千葉大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40167888)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 熱電デバイス / 直接接合 / エナジーハーベスト / ニッケル / アルミニウム |
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| 研究実績の概要 |
本研究で作製でする熱電発電デバイスは、π構造を保ちながらＮ型素子(Ni)とＰ型素子(Al)を直接接合することにより作製するエナジーハーベストデバイスである。一度に多数のπ型積層構造を作製することのできるため、ゼーベック効果の低い金属材料を用いても、十分実用レベルに電圧を昇圧することができ、デバイス自体の低価格化が可能であることを特徴とする。
当該年度においては、有限要素法解析を行い、積層π型構造に温度差を加えることにより、発電が可能であることを示した。また絶縁層として各種絶縁材料、絶縁膜を評価し、ボロンナイトライド膜よりも、アルミニウム表面に陽極酸化膜を作製する方が、が絶縁性、作製コストにおいて優れていることを示した。
実際にアルミニウム表面に1μｍの陽極酸化膜を作製し、端部を交互に研磨し直接接合を行うことにより、積層π型構造に成功した。
アルミニウム表面に作製した陽極酸化膜はニッケルと反応をしないことを利用し、陽極酸化膜層を剥離層として利用し、アルミニウム板とニッケル板を陽極酸化膜を剥離させた部分だけ接合し、他の部分を剥離させ、構造自体がフレキシブルを持つ新たなアコーディオン型熱電発電デバイスを試作した。その後、作製したアコーディオン型デバイスの熱電評価を行い、ニッケルとアルミニウム五層の積層デバイスにおいては、73℃の温度差で2uWの出力を得ることに成功した。このようなアコーディオン型構造にすることにより、冷却効率が向上しデバイス内で大きな温度差を作製することに成功した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
アルミニウム表面に作製した陽極酸化膜とニッケルが反応をしないことを利用した、構造自体がフレキシブル性を持つ新たなアコーディオン型デバイスの開発を行った。
作製したアコーディオン型デバイスの熱電評価を行い、73℃の温度差で2uWの出力を得ることに成功した。
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| 今後の研究の推進方策 |
作製したアコーディオン型デバイスの各種評価を行う。また有限要素法解析を行い構造の最適な設計を行う。
他の熱電発電デバイスとを比較評価し、本デバイスがエナジーハーベストデバイスととして有効であることを示す。
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