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2015年11月28日 (土)

変換効率11 %の熱電変換モジュールを開発

2015/11/26 産業技術総合研究所
 
詳細は、リンクを参照して下さい。
 
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ポイント
 
・鉛テルライド(PbTe)熱電変換材料の
 焼結体にナノ構造を形成することで、
 性能の劇的な向上に成功
 
・ナノ構造を形成したPbTe焼結体を用いて
 熱電変換モジュールを開発して、
 11 %の変換効率を達成
 
・一次エネルギーの60 %以上にものぼる
 未利用熱エネルギーの電力活用に
 大きく前進
 
 
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 国立研究開発法人 産業技術総合研究所
(以下「産総研」という)
省エネルギー研究部門熱電変換グループ
太田 道広 主任研究員、山本 淳
研究グループ長、HU Xiaokai 元産総研
特別研究員、独立行政法人 日本学術振興会
外国人客員研究員JOOD Priyankaは、
鉛テルライド(PbTe)熱電変換材料の
焼結体にマグネシウム・テルライド
(MgTe)のナノ構造を形成することで
高い熱電性能指数ZT = 1.8を実現し、
さらにこの材料を用いて変換効率11 %を
有する熱電変換モジュールの開発に
成功した。
 
 これまで、熱電変換材料においては
ZT = 1.0を超えることが、
熱電変換モジュールにおいては7 %の
変換効率を超えることが困難であった。
 
 今回の成果では、
米国ノースウェスタン大学の
KANATZIDIS Mercouri G. 教授(兼)
米国 アルゴンヌ国立研究所 主任研究員と
共に、ナノ構造の形成技術を用いて
熱電変換材料の焼結体のZTを1.8(550 ℃)
まで向上させることに成功した。
 
 さらに、このMgTeナノ構造を形成した
PbTe焼結体と電気的・熱的に比較的良好に
接合する電極材料を開発して、
熱電変換モジュールにおいて11 %の
変換効率(高温側600 ℃、低温側10 ℃)
を実現した。
 
 この高効率熱電変換モジュールを用いる
ことで、未利用熱エネルギーを電力へと
変換して活用する道が開けると
期待される。
 
 なお、この技術の詳細は、
英国王立化学会の発行する学術論文誌
Energy & Environmental Scienceに
近く掲載される。
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>これまで、熱電変換材料においては
>ZT = 1.0を超えることが、
>熱電変換モジュールにおいては
>7 %の変換効率を超えることが困難
>であった。
 
 今回は、11 %の熱電変換モジュールを
開発したということは素晴らしい。
 
 一次エネルギーの60 %以上にものぼる
未利用熱エネルギーの電力活用に大きく
前進しそうです。
 
 気がかりはコストですね。
 高すぎては普及しない。
 
>本成果をもとに研究開発を進め、
>未利用熱エネルギーの
>革新的な電力活用への道を開いて、
>持続可能な社会に貢献する。
 
>5年以内に実用化を目指す
 
 未利用エネルギーは膨大です。
 
 大いに期待したい。

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