2019 Fiscal Year Annual Research Report
Solid-State Synthesis of Mg2Si Fine Powder from Waste Silicon
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17K06845
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
佐藤 正志 東海大学, 工学部, 教授 (20459449)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | マグネシウム / シリサイド / 水素 / 低温合成 / 熱電変換 / リチウムイオン二次電池 / シリコン泥 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、高純度シリコン製造時にシリコンインゴットのスライスやウェハーのダイシング工程で生じるシリコンスラッジの殆どが産業廃棄物として処理されていることに対し、むしろそのシリコンスラッジを原料として、水素を介在させた新たな固相合成法により熱電変換材料やリチウムイオン二次電池材料として直目されているMg2Si微粒子を製造する技術を確立することを目的としている。
最終年度では、前年度までに作成した圧力－組成等温線において、水素の吸収量または放出量と合金化の定量的データを積極的に利用し、混合粉末内のMg-H系における水素吸収・放出反応の速度論的測定結果との比較から、合金形成の反応速度を測定できることを明らかとした。研究当初より、シリコンスラッジは比表面積が大きいことから、原料Mgとの接触面積が大きくなるため、合金形成反応の活性化エネルギーに大きな変化を伴うことが予想されていたが、反応速度測定より作成したアレニウスプロットより算出した活性化エネルギーによって、定量的に結論することが出来た。
研究期間全体として、Mg2Siは希少元素を用いない熱電変換材料等として注目をされている一方で、不純物に比較的鈍感な物理的性質を持つことから、高純度シリコン製造時に排出されるシリコンスラッジの再利用法として期待することが出来る。また、近い将来に必ず直面するであろうシリコン太陽電池の廃棄問題に対しても可能性があるのではないかと考えられる。
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