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熱電変換用高分子膜、その製造方法、及び熱電変換素子 UPDATE コモンズ

国内特許コード P160012824
掲載日 2016年3月7日
出願番号 特願2016-009084
公開番号 特開2016-181680
出願日 平成28年1月20日(2016.1.20)
公開日 平成28年10月13日(2016.10.13)
優先権データ
  • 特願2015-060234 (2015.3.24) JP
発明者
  • 岸 直希
  • 近藤 雄哉
  • 國枝 泰希
出願人
  • 国立大学法人 名古屋工業大学
発明の名称 熱電変換用高分子膜、その製造方法、及び熱電変換素子 UPDATE コモンズ
発明の概要 【課題】様々な基板上に形成可能、かつ高い熱電特性を有する高分子膜からなる熱電変換材料とその製造方法を提供する。
【解決手段】界面活性剤を含むポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)-ポリ(スチレンスルホン酸)からなる熱電変換用高分子膜であり、界面活性剤を含むポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)-ポリ(スチレンスルホン酸)水分散液を用い、基板上に界面活性剤を含むポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)-ポリ(スチレンスルホン酸)の膜を形成し、その後加熱処理を行うことを特徴とする。
【選択図】なし
従来技術、競合技術の概要


熱エネルギーを電気エネルギーに直接変換する熱電発電は、クリーンなエネルギー源として期待されている。これまで熱電変換材料としては、テルル化ビスマスをはじめとする無機材料を対象とし活発に研究が行われてきた。



一方で、近年、新たな熱電変換材料として導電性高分子をはじめとする有機系材料が注目されている。特にポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)-ポリ(スチレンスルホン酸)(以下、「PEDOT:PSS」と言う)は、高分子材料の中でも高い導電性、高いゼーベック係数を示すことが知られており、有機系熱電変換材料として期待されている。またPEDOT: PSSは、スピンコートやディップコートなどのPEDOT:PSS水分散液を用いた湿式プロセスによる簡易な薄膜形成が可能であり、低コストプロセスによる熱電変換素子作製が期待されている。



しかしながら従来の無機熱電変換材料と比べ、その導電性やゼーベック係数が低く、熱電特性の改善のためにそれらを向上させる技術が求められていた。このような背景のもと、 PEDOT:PSSに添加材料を複合することによる熱電特性の向上が試みられている。非特許文 献1では、PEDOT:PSSにジメチルスルホオキシド(以下、「DMSO」と言う)を添加することにより、ゼーベック係数は維持しながらその導電性を向上させ、熱電性能指数が0.42と高い値が実現できることが報告されている。また特許文献1では、PEDOT:PSSにエチレングリコール(以下、「EG」と言う)を複合化することによっても同様にPEODT:PSSの熱電性能指数の向上が期待できることが報告されている。



スピンコート法やディップコート法などのPEDOT:PSS水分散液を用いた湿式プロセスによるPEDOT:PSS薄膜形成においては、基板の種類によっては均一なPEDOT:PSS薄膜を得ることが困難であった。この原因として、PEDOT:PSS水分散液の基板に対する濡れ性が低いことが挙げられる。そのため、PEDOT:PSS水分散液の種々の基板への濡れ性の改善を同時に満 たす熱電特性の改善手法の開発が望まれていた。

産業上の利用分野


本発明は、高分子膜からなる熱電変換材料の製造方法に関し、特に、界面活性剤を含む高分子材料を用いた熱電変換用高分子膜、その製造方法、及び熱電変換素子に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
界面活性剤を含むポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)-ポリ(スチレンスルホン酸)からなる熱電変換用高分子膜。

【請求項2】
界面活性剤を含むポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)-ポリ(スチレンスルホン酸)水分散液を用い、基板上に前記界面活性剤を含むポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)-ポリ(スチレンスルホン酸)の膜を形成し、その後加熱処理を行うことを特徴とする熱電変換用高分子膜の製造方法。

【請求項3】
前記界面活性剤が陰イオン界面活性剤または非イオン性界面活性剤である、請求項2に記載の熱電変換用高分子膜の製造方法。

【請求項4】
請求項1の高分子膜、または、請求項2もしくは請求項3に記載の製造方法により得られた高分子膜を用いた熱電変換素子。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 公開
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