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金属低ホウ化物がドープされた希土類多ホウ化物系熱電変換材料とその製造方法

シーズコード S110006949
掲載日 2011年12月12日
研究者
  • 森 孝雄
技術名称 金属低ホウ化物がドープされた希土類多ホウ化物系熱電変換材料とその製造方法
技術概要 ホウ化物の中で金属元素1モルに対し、ホウ素元素数十モルを含む多ホウ化物領域のホウ化物(多ホウ化金属)が2000Kを超える高い融点を有し耐食性に富むことに着目し、希土類に対してホウ素のモル比を調整し、これに珪素、炭素、窒素等をドープして高い出力因子を有する多ホウ化物が得られることを知見し特許出願した。すなわち、一般式:REB26+X4+Y1+Zで表される、菱面体または三方晶に属する結晶構造を有する多ホウ化物に、REBで表される低ホウ化物を添加し、加熱し、結晶中に低ホウ化物を均一に分散、ドープさせることによって、一般式:REB26+X4+Y1+Z・t(REB)で表される低ホウ化物(REB)がドープされた菱面体または三方晶に属する結晶構造を有する希土類多ホウ化物からなる熱電変換材料を提供するものである。ただし、式中、X、Y、Z、tはそれぞれ、-10<X<10、-3<Y<3、-1<Z<1、0<t<0.15、を満たす数値、Sは、2、4、6、12からなる整数、REは、Sc、Y、Ho、Er、Tm、Luから選ばれるいずれか1種の希土類金属元素である。
画像

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研究分野
  • 熱電デバイス
展開可能なシーズ ゼーベック効果を利用した熱電発電システムが注目されている。高温廃熱ガスから電気エネルギーを回収するために使用される熱電変換材料として、高温の廃熱ガスによる腐食に耐えられ、熱的化学的に安定したものが求められている。しかし、従来の化合物半導体や金属系半導体による熱電変換材料は、室温から中低温の領域において機能するにすぎず、高温、腐食性ガスを含んだ廃熱ガス環境下での使用には耐えることが出来なかった。この課題に対し、高温域においても長期間に亘り機能しえる耐蝕性と高い出力因子を有する新たな熱電材料を提供することを目的とする。
希土類多ホウ化物において、耐酸化性があり高温で優れた熱電特性を発現する多ホウ化物からなる熱電材料を提供する。この熱電材料は、2000K以上の高融点を有し、高温に曝されても安定であり、また、極めて高い耐酸性を有し、硝酸や硫酸環境下でも安定であるという性質と、高温や酸性の腐食性ガス雰囲気の下でも高い熱電変換性能ZTを有し、低抵抗、低熱伝導率を示す特異な性質を有する優れた熱電変換材料とその製造方法を提供できる。
用途利用分野 熱電変換材料、熱電素子、熱電発電システム
出願特許   特許 国際特許分類(IPC)
( 1 ) 独立行政法人物質・材料研究機構, . 森 孝雄, . 金属低ホウ化物がドープされた希土類多ホウ化物系熱電変換材料とその製造方法. 特開2007-134541. 2007-05-31
  • H01L  35/22     
  • H01L  35/34     
  • C04B  35/58     
  • C04B  35/50     

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