熱電変換の紹介とその応用について.ppt
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1 熱電変換の紹介と その応用について 埼玉大学 大学院理工学研究科 長谷川 靖洋 Tel&Fax:
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7 熱電変換研究の歴史 7/ 年 ゼーベックによるゼーベック効果の発見 1834年 ペルチェによるペルチェ効果の発見 1851年 トムソンによるトムソン効果に関する実験証明 1929年 ヨッフェによる理論研究(化合物半導体使用の提案) 1940年代 ソ連軍で パルチザンの飯ごう の使用 無線 通信用電源 1954年 BiTe系材料の開発(1960年代から市販) 1961年 熱電変換素子を使用した人工衛星の打ち上げ成功 1977年 ボイジャー2号の打ち上げ成功 1980年代 様々な材料系の開発 1990年代前半 量子効果を用いた熱電素子の理論 開発 1990年代後半 酸化物材料を用いた熱電素子の理論 開発 2007年 Si を使った熱電素子の開発 現在 開発はどこに向かう
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10 Q in = αt c I 1 2 RI 2 KΔT Q out = αt R I RI 2 KΔT R = ρ L A K = κ A L
11 ΔT max = T R 1 Z Maximum ΔT [K] Z(T R + Q in K ) 1 Z = α 2 RK = α 2 ρκ Heat [W]
12 Z = α 2 RK = α 2 ρκ ZT = α 2 ρκ T ( ) 2 ZT = α T = 300 = ρκ
13 様々な材料のZT値 様々な材料のZT値 1.5 n-pbte p-zn4 Sb3 p-cefe4 Sb12 TAGS p-bi-te n-mg2si 1 ZT n-cosb3 n-bi-te ZTには温度依存性がある 各材料に対して 使用温度 範囲が決まる 使用用途によって 材料を 選択 様々な温度領域での材料開 発が必要 p-si0.2 Ge ペルチェ 冷却用 廃熱発電用 0 13/24 室温 p-mnsi1.75-x 人工衛星 惑星探査 衛星電源用 K) 現在までの使用温度範囲 ペルチェ素子 室温付近 発電用(宇宙空間) 1000K程度
14 ZT = α 2 ρκ T
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17 Fabrication method High pressure injection Electrodeposition Vapor-phase Ulitovsky OFF-ON
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22 ZT
23 8,000 6,000 4,000 2, ZT 0.0
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965-0802 TEL0242264666FAX0242286328 aizutakken@giga.ocn.ne.jp 965-0806 43 (4)-2360 33. 6.21 (1)-3326 35. 6. 6 965-0042 1712 203 0242-26-8586 F 0242-26-8528 0242-23-9013 F 0242-23-9013 (12)-50003 34. 9.30
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鉄化合物における巨大な熱電効果の起源解明 - 低温で高い性能を示す熱電変換素子の新たな設計指針 - 1. 発表者 : 高橋英史 ( 東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻助教 研究開始時 : 名古屋大学大学院理学研究科日本学術振興会特別研究員 PD) 岡崎竜二 ( 東京理科大学物理工学部物理学科講師 研究開始時 : 名古屋大学大学院理学研究科助教 ) 石渡晋太郎 ( 東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻准教授
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銀ナノシートを有する層状化合物において超高電子移動度を実現 - 室温以下で動作する新しい熱電変換素子の開発に道 - 1. 発表者 : 石渡晋太郎 ( 東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻准教授 ) 塩見雄毅 ( 東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻博士課程 3 年 ) 李鍾碩 ( 研究当時 : 東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻特任講師 ) M. S. Bahramy( 理化学研究所創発物性科学研究センター研究員
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