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デラフォッサイト構造を持つ層状酸化物熱電材料 コモンズ

国内特許コード P08P005448
整理番号 N031P35
掲載日 2008年7月18日
出願番号 特願2006-343640
公開番号 特開2008-159638
登録番号 特許第4275172号
出願日 平成18年12月20日(2006.12.20)
公開日 平成20年7月10日(2008.7.10)
登録日 平成21年3月13日(2009.3.13)
発明者
  • 小野 泰弘
  • 野崎 友大
  • 梶谷 剛
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 デラフォッサイト構造を持つ層状酸化物熱電材料 コモンズ
発明の概要
【課題】化学的に安定であり、大きな無次元性能指数をもつ酸化物熱電材料、特に330
℃~880℃程度の温度範囲で優れた性能を有する高温型熱電発電材料を開発すること。
【解決手段】一般式CuFe1-xNi(0.01≦x≦0.05)で示されるデ
ラフォッサイト構造を持つ層状酸化物からなるp型熱電変換材料。CuFe1-xNi
は不活性ガス中で1060℃まで安定であり、850℃を超える温度でのNaの蒸発
が懸念されるNaCoOに代わる高温型p型熱電材料として期待される。
【選択図】図6
従来技術、競合技術の概要


電気エネルギーを熱エネルギー(冷却)に変えるペルチェ効果や熱エネルギーを電気エ
ネルギーに変えるゼーベック効果は、PbTe,BiTeなどの物質で実現されてい
る。近年、実用レベルの性能を持ったp型熱電材料としてNaCoO系(Na系)、C
Co系(Ca系),BiSrCo系(Bi系)などのCo系複合酸
化物が開発されている。



n型熱電材料としては、In(ZnO)に代表されるYbFe類縁型層
状構造の多結晶は、m=3のとき無次元性能指数ZT=σST/κが極大となり(ZT
=0.12,T=1050K)、3価のInを2価のCdで置換するとさらにZTが増加
する(ZT=0.15,T=1050K)(特許文献1)。



遷移金属元素の複合酸化物としては、Ti(Mは、Ta,Nb,Vから選ば
れた少なくとも1種)で示されるn型熱電材料の発明(特許文献2)が特許出願されてい
る。この発明のなかで最も高い出力因子σSは、x=0.94,y=0.05(Ta)
に対して得られた1.6×10-4W/Kmである。



ABO(A=Cu,Ag,B=Al,In,Ga,Sc,Y,La)で示されるデラフ
ォッサイト構造の化合物は、平面型表示装置の透明電極をはじめ、新しい導電性透明酸化
物として特許出願されている(特許文献3)。



デラフォッサイト構造を持つ化合物の中でCuFeOは唯一、正負両方のゼーベック係
数をとりうる。n型の単結晶CuFeOのゼーベック係数は温度に依存し、250℃で
-600mV/Kである(非特許文献1)。



非平衡状態で作製されたデラフォッサイト構造の酸化物薄膜にキャリアをドープするこ
とによって無次元性能指数ZTが室温で1.0を超える高効率熱電薄膜材料の発明が出願
されている(特許文献4)。この用途は、主にペルチェ効果を利用した冷却である。



【特許文献1】
特開2005-79565号公報
【特許文献2】
特開2005-276959号公報
【特許文献3】
特開平11-278834号公報
【特許文献4】
特開2005-276952号公報
【非特許文献1】
P.Dordor et al., Crystal Growth and Electrical Properties of CuFeO2 Single Crystals, Journal of Solid State Chemistry 75(1988)105-112

産業上の利用分野


本発明は、熱電変換特性を有するデラフォッサイト構造を持つ層状酸化物からなる熱電
変換材料に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
一般式CuFe1-xNi(0.01≦x≦0.05)で示されるデラフォッサイ
ト構造を持つ層状酸化物からなるp型熱電変換材料。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2006343640thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST 高度情報処理・通信の実現に向けたナノ構造体材料の制御と利用 領域
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