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COMPLEX OXIDE HAVING HIGH SEEBECK COEFFICIENT AND HIGH ELECTROCONDUCTIVITY NEW_EN commons meetings achieved

Patent code P170014545
Posted date Aug 29, 2017
Application number P1999-239123
Publication number P2001-064021A
Patent number P3069701
Date of filing Aug 26, 1999
Date of publication of application Mar 13, 2001
Date of registration May 26, 2000
Inventor
  • (In Japanese)舟橋 良次
  • (In Japanese)松原 一郎
  • (In Japanese)袖岡 賢
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人産業技術総合研究所
Title COMPLEX OXIDE HAVING HIGH SEEBECK COEFFICIENT AND HIGH ELECTROCONDUCTIVITY NEW_EN commons meetings achieved
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a material which is almost free from poisonous property, constituted of abundantly existing elements, excellent in heat resistance and chemical durability and exhibits high thermoelectric conversion efficiency by specifying the composition of an oxide comprising Ca, Bi, Co and O to have a specific Seebeck coefficient and electroconductivity.
SOLUTION: A complex oxide expressed by the general formula: Ca3-xBixCo4 Oy (0<x≤1, preferably, 0.2≤x≤0.8, 8.5≤y≤10) and having a Seebeck coefficient of ≥ 90 μ V/K and electroconductivity of ≥5×103 S/m is used as a p-type thermoelectric converting material. The complex oxide is excellent in thermoelectric conversion efficiency, heat resistance and durability, and when the complex oxide is incorporated into a high temp. thermoelectric power generating system, it becomes possible to recover the waste heat energy. This material is obtained by mixing a Ca source such as CaO, a Bi source such as Bi2O3 and a Co source such as CoO in prescribed blending ratios and firing the obtained mixture at about 920 to 1,100°C under an oxidizing atmosphere. At this time, the oxygen content can be controlled by adjusting the oxygen partial pressure in the atmosphere.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


我が国では、一次供給エネルギーからの有効なエネルギーの得率は30%程度しかなく、約70%ものエネルギ-を最終的には熱として大気中に廃棄している。また、工場やごみ焼却場などにおいて燃焼により生ずる熱も他のエネルギーに変換されることなく大気中に廃棄されている。このように、我々人類は非常に多くの熱エネルギーを無駄に廃棄しており、化石エネルギーの燃焼等の行為から僅かなエネルギーしか獲得していない。
エネルギーの得率を向上させるためには、大気中に廃棄されている熱エネルギーを利用できるようすることが有効である。そのためには熱エネルギーを直接電気エネルギーに変換する熱電変換は有効な手段である。この熱電変換とは、ゼーベック効果を利用したものであり、熱電変換材料の両端で温度差をつけることで電位差を生じさせて発電を行うエネルギー変換法である。この熱電発電では、熱電変換材料の一端を廃熱により生じた高温部に配置し、もう一端を大気中(室温)に配置して、それぞれの両端に導線を接続するだけで電気が得られ、一般の発電に必要なモーターやタービン等の可動装置は全く必要ない。このためコストも安く、さらに燃焼等によるガスの排出も無く、熱電変換材料が劣化するまで継続的に発電を行うことができる。
このように、熱電発電は今後心配されるエネルギー問題の解決の一端を担う技術として期待されているが、熱電発電を実現するためには、高い熱電変換効率を有し、耐熱性、化学的耐久性等に優れた熱電変換材料が必要となる。現在、高い熱電変換効率を有する物質として知られているものは、金属間化合物であり、その中でも最も高い変換効率を有する材料は、Bi2Te3である。しかしながら、Bi2Te3の熱電変換効率は高々10%程度であり、また200℃以下の温度でしか利用できない。しかも、Teが稀少元素であり、毒性を有することを考慮すると、実用材としての応用には限界がある。このため、毒性が少なく、構成元素の存在量が多く、さらには耐熱性、化学的耐久性等に優れ、高い熱電変換効率を有する材料の開発が期待されている。
耐熱性や化学的耐久性に優れた材料としては金属酸化物が考えられるが、金属酸化物の熱電変換効率は、Bi2Te3と比較して一桁低いのが現状である。これは、1×103S/m以上の電気伝導度を有する酸化物では、ゼーベック係数が数十μV/K程度の低い値しか示さないためである。

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、高いゼーベック係数と高い電気伝導度を有する複合酸化物、及び該酸化物を用いた熱電変換材料に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
一般式:Ca3-xBixCo4Oy0<x≦1、8.5≦y≦10)で表され、ゼーベック係数90μV/K以上、電気伝導度5×103S/m以上であることを特徴とする複合酸化物。

【請求項2】
 
請求項1に記載された一般式において、0.2≦x≦0.8である請求項1に記載の複合酸化物。

【請求項3】
 
請求項1又は2に記載の複合酸化物からなるP型熱電変換材料。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP1999239123thum.jpg
State of application right Registered
Reference ( R and D project ) Inorganic Functional Materials Research Institute Integrated Functional Materials Group
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