2019 年度研究成果報告書

ゼーベックテンソルの非対角成分を活用した新型発電デバイスの創製

研究課題

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研究課題/領域番号	17H03383
研究種目	基盤研究(B)
配分区分	補助金
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, 工学研究科, 教授 (40261606)
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード	熱電変換 / 電気・電子材料 / 非対角熱電効果
研究成果の概要	熱流と直交する方向に起電力が生じる「非対角熱電効果」を利用した傾斜積層型発電モジュールの創製を目的として、計算機シミュレーションを基にしたモジュール設計と試作を行い、非対角熱電効果の発現を実証した。得られる電力出力は、多層膜中の熱電材料の層厚および傾斜角に依存し、層厚が10%程度で傾斜角が30°近傍において高い出力が得られることが明らかになった。実際作製されたモジュールでは、異種材料間で相互拡散が生じて性能が劣化することがわかった。試作された中で最も高い出力は、市販熱電モジュールを上回る性能を持つことが明らかになった。
自由記述の分野	無機材料
研究成果の学術的意義や社会的意義	これまであまり注目されていなかった、電流⊥熱流型の熱電発電モジュールの実現に向け、基礎研究によりその実現の可能性が高まるとともに、異種材料間の相互拡散を抑制する課題があることがわかった。この課題は、今後製造法を検討することで克服できる可能性が高い。社会的には、膨大な100℃以下の低温排熱を熱リサイクルにより電力に変換するニーズが増えており、本研究開発は、こうした方面への応用が期待される。