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熱電変換材料

シーズコード S110006158
掲載日 2011年11月7日
研究者
  • 北川 裕之
  • 久保 衆伍
  • 山田 容士
  • 山田 裕
  • 松下 明行
技術名称 熱電変換材料
技術概要 ホウ素をドープしたルチル型酸化チタンを含む熱電変換材料であって、特に、300K以下の温度域におけるゼーベック係数が500μV/K以上のホウ素をドープしたルチル型酸化チタンを実現する。これらの熱電変換素子材料は、たとえば、チタニアと酸化ホウ素の粉末をプラズマ焼結させることによりドープできる。図は、プラズマ焼結体と単結晶体のホウ素添加ルチル型TiOのゼーベック係数を測定した結果であり、熱電変換材料として知られているBiSb系材料とBiTeSe系材料のゼーベック係数を併せてプロットしている。図から明らかな様に、単結晶の場合では、100Kの温度域で800μV/Kの値であり、焼結体であっても300K以下の雰囲気で500μV/K以上という極めて高い値を示している。
画像

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研究分野
  • 熱電デバイス
  • エネルギー変換装置
展開可能なシーズ 環境意識の高まりから熱電変換に関する研究も脚光を浴びてきており、廃熱として見過ごされていた熱を、電気として回収ないし再利用する研究が注目されている。熱電変換材料としては、BiTe系が有名であるが、重金属やレアメタルを用いるものであるので、環境負荷が懸念され、また、原料枯渇といった本質的な問題があり、代替素材が求められている。また、従来の熱電変換材料は、高温域における使用が想定されており、室温以下の環境における素材は少なかった。そこで、室温より低い温度域において高いゼーベック係数を有する材料を提供する。また、室温より低い温度域において用いることのできる熱電変換材料を提供する。
放電プラズマ焼結法によりホウ素をドープしたルチル型酸化チタンを含む熱電変換材料について、ゼーベック係数を測定したところ、たとえば、100K~300Kといった広い温度範囲で安定した性能を発揮できる素子開発が可能であることが示された。これにより、低温廃熱の有効利用や特殊用途のペルチェ冷却も可能となる。
用途利用分野 産業用コンプレッサー、抵抗器、人工衛星の電源
出願特許   特許 国際特許分類(IPC)
( 1 ) 国立大学法人島根大学, 国立大学法人 新潟大学, 独立行政法人物質・材料研究機構, . 北川 裕之, 久保 衆伍, 山田 容士, 山田 裕, 松下 明行, . 熱電変換材料. 特開2010-040724. 2010-02-18
  • H01L  35/22     
  • C04B  35/46     
  • C04B  35/64     
  • C30B  29/16     
  • C30B  31/02     

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