低温度 (300℃以下) 域での利用に向いた熱電発電技術の開発と応用展開

第1部 ビスマステルル系材料を用いた低温熱電発電技術動向

(2014年8月29日 11:00〜12:30)

(株) KELK 熱電発電事業推進室 主査
梶原 健 氏

　近年、地球温暖化の原因となるCO2削減への取り組みが色々な分野で活発に行われている。温度差による熱起電力 (Seebeck効果) を利用した熱電発電もその1つである。 　熱電発電の特徴として、熱エネルギーを直接電気エネルギーに変換できる、可動部がなくコンパクト、発電時のCO2排出がないなどがあげられる。応用としては、工場や焼却炉の排熱利用、移動体の排熱利用、エネルギーハーベストなど多岐にわたる。 　本セミナーでは、熱電冷却 (ペルチェ冷却) としてすでに実用化され、室温近辺から300℃までの温度領域で性能が優れているビスマステルル系材料を用いた熱電発電モジュール、ユニット及び応用例について述べる。

1. 熱電発電について
2. ビスマステルル系熱電材料について
3. 熱電発電モジュール及びユニットの特性
4. ビスマステルル系熱電発電モジュール、ユニットの応用例
5. 熱電発電の今後の展望
6. まとめ

• 質疑応答

第2部 シート状フレキシブル熱電変換素子の研究開発 〜低温排熱を利用した発電への応用の可能性〜

(2014年8月29日 13:20〜14:50)

長岡技術科学大学 大学院工学研究科 教授
武田 雅敏 氏

　排熱利用発電への期待が高まっている。なかでも低温 (例えば200℃以下) の排熱は,その排出量は多いものの、有効な発電方法は限られている。 　熱電変換はそのような低温排熱でも発電可能であるが、一般的な熱電変換素子は機械的強度やコストの点での課題が指摘されている。 　近年、柔軟なシート状のフレキシブル熱電変換素子がいくつかのグループから発表され、注目されている。 　これらは、コストや量産性の点で従来型素子に比べて有利と考えられる。 　本セミナーでは、フレキシブル熱電変換素子の研究開発動向、応用が期待される分野 (特に低温排熱の利用) を含めた今後の展望について述べる。

1. 熱電変換の基礎
   1. 熱電現象
   2. 熱電材料の研究開発の現状
2. 熱電変換素子による発電
   1. 一般的な素子構造
   2. 発電効率
   3. 利用例
   4. 熱電変換以外の発電方法
3. フレキシブル熱電変換素子
   1. フレキシブル熱電変換素子の開発動向
   2. 基本コンセプト
   3. シミュレーションによる特性予測
   4. 試作した素子の発電特性
   5. 今後の展望
4. まとめ

• 質疑応答

第3部 ホイスラー型鉄系熱電材料の研究開発と実用化検討

(2014年8月29日 15:00〜16:30)

(独) 産業技術総合研究所 サステナブルマテリアル研究部門 主任研究員
三上 祐史 氏

　安価で豊富な元素から構成され、低温域で優れた発電性能を有するホイスラー型Fe2VAl系熱電変換材料について、粉末冶金技術を用いた材料性能の向上や、実用化に向けた熱電発電モジュールの開発について概説する。

1. ホイスラー型Fe2VAl合金系熱電材料の研究開発
   1. Bi-Te系代替材料の研究開発の必要性
   2. ホイスラー型Fe2VAl系合金について
   3. 粉末冶金技術を用いた材料開発
   4. 高強度Fe2VAl熱電モジュールの開発
2. Fe2VAl熱電発電モジュールの実用化検討
   1. 熱電発電システムの実用化について
   2. バイク・自動車における廃熱
   3. Fe2VAl熱電発電モジュールのバイクへの搭載
   4. バイク・自動車への熱電発電の応用に向けて

• 質疑応答