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2022 年度 研究成果報告書

未利用低温熱源を利活用する高出力温度差発電材料の創製

研究課題

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研究課題/領域番号 20H02469
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分26040:構造材料および機能材料関連
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

高際 良樹  国立研究開発法人物質・材料研究機構, エネルギー・環境材料研究拠点, グループリーダー (90549594)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード温度差発電材料 / 発電モジュール / 合成プロセス / 組成探索 / 実証試験
研究成果の概要

本研究課題の目標は「鉄・アルミニウム・シリコン系新規温度差発電材料(FAST材)」を基軸として、ビスマス・テルル系既存材料に匹敵する出力特性を達成し、室温での微小温度差発電を可能とする新材料を創製することである。冷却速度が比較的早く、量産化がある程度可能な傾角鋳造法にて合成したP型およびN型FAST材の精密組成制御を行い、熱電特性を最適化した。その結果、P型・N型ともに130μV/Kを越える高いSeebeck係数が得られ、結果としてこれまでよりも高い電気出力因子が得られた。さらに、FAST材を用いた高集積温度差発電モジュールの発電試験や実証試験を行い、実装化に向けた課題を抽出した。

自由記述の分野

材料物性

研究成果の学術的意義や社会的意義

温度差発電技術を普及させるためには、コスト・安全性の観点から、既存材料であるビスマス・テルル系材料を代替する新材料が必要である。室温近傍の低温排熱を利用するモジュールの普及が進めば、様々なセンサーを駆動させることにできる自立電源としての一翼を担うことが可能になる。社会実装に至るためには材料の資源性および生産コストも重要項目である。このような観点から、地殻中に含まれる元素で第1位の酸素を除く上位3つの元素である鉄・アルミニウム・シリコンのみから構成されるFAST材は、既存材料を代替する材料として大きな可能性を秘めており、安全・安価な材料として供給できる点に大きな社会的意義がある。

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公開日: 2024-01-30  

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