フレキシブル熱電変換材料の開発と導電率・変換効率の向上

ホイスラーFe2VAl合金の薄膜化による熱伝導率の低下と変換効率の向上

(2015年7月23日 10:30〜12:00)

1次エネルギーの60%に上る排熱のエネルギー回収は社会課題である。排熱回収の候補技術である熱電変換技術は、基幹部の熱電変換材料が主として有毒、高価である為、普及していない。その中で日立は無毒、安価な熱電変換材料であるフルホイスラー合金に着目し、研究開発を行っている。本講座は、そのフルホイスラー合金の薄膜化による変換効率の向上指針とその実証結果について紹介する。

1. 世界のエネルギー状況
2. 熱エネルギーマネージメント
3. 熱電変換システム
4. フルホイスラー合金熱電変換材料
5. 薄膜熱電変換モジュールの位置づけ
6. 薄膜化によるフルホイスラー合金熱電変換材料の性能向上指針
7. 実証結果
8. 今後の展開
• 質疑応答

カーボンナノチューブのフレキシブル熱電変換材料としての応用可能性

(2015年7月23日 12:45〜14:15)

従来、カーボンナノチューブ (CNT) は他の熱電変換材料と比べ、小さなゼーベック係数しかもたないため熱電材料として注目されてきませんでした。講演者らは最近、単層CNT合成時に含まれる金属型単層CNTを分離・精製によって除去して得られた、高純度半導体型単層CNTがBi2Te3系に匹敵する大きなゼーベック係数を持つことを見出しました。本講演では、高純度半導体型単層CNTのフレキシブルな熱電変換材料としての側面と応用に向けた今後の課題についてお話します。

1. カーボンナノチューブの基礎物性と合成法
   1. カーボンナノチューブの構造
   2. 構造による電子状態の変化
   3. 合成法と精製分離法
2. カーボンナノチューブの熱電物性
   1. 熱電物性の基礎
   2. 比熱、熱伝導度などの熱物性
   3. ゼーベック係数、性能指数の先行研究
3. 半導体型・金属型単層カーボンナノチューブの熱電物性
   1. 半導体型と金属型の精製分離法
   2. 高純度半導体型単層カーボンナノチューブにおける大きなゼーベック係数
   3. チューブ間界面の重要性
4. 今後の課題とまとめ
   1. 実用化に際して考えうる技術的なハードル
   2. まとめ

BiTe系熱電素子を用いたフレキシブル熱電変換モジュールの開発

(2015年7月23日 14:30〜15:30)

地球環境に膨大に排出されている廃エネルギーを有効活用できる排熱パイプに密着装着できるフレキシブル熱電発電モジュールのコンセプト、試作について紹介する。

1. 我が国のエネルギー消費・排熱状況
   1. 1次投入エネルギーと転換・消費形態および排熱状況
   2. 主な排熱機関・機器
2. 低温排熱利用熱電発電のメリット
   1. 熱電発電の原理と特徴
   2. 低温排熱利用特にフレキシブルモジュール適用のメリット
3. フレキシブル熱電発電モジュールコンセプト
   1. フレキシブル熱電発電モジュールの基本構造と特長
   2. 排熱パイプに密着装着する等モジュールの利用シーンと性能予測
4. フレキシブル熱電発電モジュールの試作・評価
   1. 製作プロセスと試作モジュール
   2. 熱電発電特性評価系
   3. モジュール評価結果と考察
5. まとめ