| 研究課題/領域番号 |
18K04732
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| 研究機関 | 工学院大学 |
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研究代表者 |
桑折 仁 工学院大学, 先進工学部, 准教授 (70327724)
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| 研究分担者 |
加藤 雅彦 サレジオ工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (70450111)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 熱電変換 / Bi層状酸化物 / 結晶育成 / 電極接合 / モジュール |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，イオン伝導体の熱電材料としての潜在性を探るべくブリッジマン法で育成したBi2VO5.5と固相反応法で作製したNa0.5Bi0.5TiO3について熱電特性を評価した．また，応用展開のためにモジュール化を目指し，サーモモジュール用高熱伝導性基板の開発と酸化物材料と電極との接合について検討した．
Bi2MexV1-xO5.5(Me=Mo, Ti x=0, 0.1, 0.2)はPtるつぼを反応容器兼結晶育成容器として用いた．るつぼを設置するチャンバー内の酸素濃度の制御により得られる結晶の酸素欠損濃度を変えることを目論んだが，大気雰囲気にて結晶を育成したところ，Ptるつぼと反応し，るつぼ周辺にも融液が拡散した痕跡が見られ，るつぼの内容物の量が減少した．一方，酸素雰囲気の場合は内容物の減少もなく結晶を育成することができた．Moを0.2置換した試料のZTの最大値は900Kにておよそ0.01と比較的高い値を示した．コロナ禍により実験の進度が遅くTi置換試料については評価できなかった．今度，早急に特性を評価し，再現性を含め精査する予定である．
Na0.5Bi0.5TiO3は固相反応条件およびMg, Sr置換効果を検討した．無置換試料は文献と比較し，近い比抵抗を示した．Mg置換,Sr置換試料はともに無置換試料より低い比抵抗を示し，他の酸化物系で報告されている出力因子の2桁ほど高い値を示し，有望な熱電材料であることが示唆された.
モジュール用基板として陽極酸化Al板を評価した．陽極酸化時の電解液により，得られる陽極酸化皮膜の変形能が異なることが明らかとなった．Bi2VO5.5とCu電極を銀ろうとりん銅ろうを用いて接合を試みた結果，りん銅ろうでのみ接合できた．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
コロナウイルス感染防止の観点から年度の前半は実験を長期間中止せざるを得なかった．実験再開後も結晶育成の条件を検討している最中，育成容器であるPtるつぼとBi-V-Oとの反応性が育成雰囲気により異なるなど，これまでに得られていた知見とは異なる傾向が現れ，試料作製が困難を極めた．年度の後半においても入学試験の実施体制においてもコロナウイルス対策の観点から入構禁止期間が長く，実験を遂行することが困難であった．
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| 今後の研究の推進方策 |
コロナウイルス感染防止対策のための三度の非常事態宣言が出されている状況ではあるが，前年度とは異なり，所属機関では感染防止対策を十分配慮した上で実験を可能な限り実行することが可能になったことから，長期間の実験中止は回避できると期待している．
実験上の方策としては，結晶育成に関しては酸素雰囲気であれば結晶成長が可能であることを昨年度末までに見出せた．この条件を元に結晶育成を進める．結晶育成が進めばモジュール用に供することができ，最終的な目標である発電試験まで実施できると考えている．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
コロナ禍により実験が遂行できなかったため，予算を執行できなかった．
繰り越した予算で消耗品を購入する予定である．
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