Developing High Temperature Thermoelectric Materials and Modules of Th3P4 Structure Type

开发Th3P4结构型高温热电材料及模块

• 批准号: 19F19720
• 负责人: 森 孝雄
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19F19720/
• 关键词: 熱電材料; 散乱機構; カルコゲナイド系; キャリア制御

熱を電気に直接変換する熱電材料の応用が期待され、最近は室温近傍のエネルギーハーベスティング応用が注目される一方、高温での、火力発電所のトッピングサイクルなど、省エネに大きく貢献できる応用も期待されている。本研究では、ターゲット材料として、最近高温で高性能熱電材料として注目を集めたTh3P4型構造のR3Te4化合物などの材料を調べ、研究開発を行った。本年度は、希土類依存性を調べるために初めて単相の高純度のPr3Te4化合物の合成に成功したが、機械的性質が脆弱であることが新たに判明して、他のTe化合物の方が将来的な実用化に適していることを明らかにした。GeTe化合物において、珍しいドーパントとして、Y, Zr, Hf, V, Nb, Mo, Ruを理論と実験の双方で、高性能化への指針を出すための調査を行った。バンドギャップ、2つの価電子バンドの最大値間のエネルギー差、ドーパントまたは不純物状態の性質、およびフェルミ準位に関するそれらの位置、の作用をそれぞれ明らかにした（J. Mater. Chem. Aのhot paperに選ばれfront coverにもフィーチャーされた）。また、SnTe化合物において、複数のキャリア―散乱機構の制御による熱電出力因子の高性能化および化学結合の予想外の脆弱化による熱伝導率の低減の、双方熱電性能を増強する効果を明らかにした（論文投稿中、minor revision）。一方で、テルライドTe化合物だけでなく、同じくカルコゲナイド系化合物で、アニオンをTeからSに変えた硫化物における共同研究にも貢献して、すず硫化物スピネル系において、クロムすず硫化物スピネル系がバンド構造により最高の熱電性能を発現することを明らかにすることにも貢献した（J. Mater. Chem. Cに出版されback coverにもフィーチャーされた）。また、こうした論文発表のほか、国際会議における発表賞も受賞した。

The application of thermoelectric materials in direct thermal energy conversion is expected to be improved in recent years. The application of thermoelectric materials in the vicinity of room temperature is expected to be improved in recent years. The application of thermoelectric materials in high temperature is expected to be improved in future. In this paper, the research and development of thermoelectric materials with high performance at high temperature have been carried out. This year, we have successfully synthesized Pr3Te4 compounds with high purity and mechanical properties, and have found new ways to apply them to future applications. GeTe compounds were investigated for high performance chemical properties, such as Y, Zr, Hf, V, Nb, Mo, Ru, etc. The position and function of the impurity state, the property and the maximum value of the impurity state are related to each other (J. Mater. Chem. A's hot paper selection front cover In addition, SnTe compounds are also used to improve the thermoelectric output factor and the thermal conductivity of the chemical bond. The results of the improvement of thermoelectric performance of both sides are also discussed. The contribution of Te compounds to the development of the highest thermoelectric properties of sulfide systems in the field of sulfide systems (J. Mater. Chem. C is the first edition to be published. The award was presented at the International Conference on the Presentation of Papers.

项目成果

Is LiI a Potential Dopant Candidate to Enhance the Thermoelectric Performance in Sb-Free GeTe Systems? A Prelusive Study

• DOI: 10.3390/en13030643
• 发表时间: 2020-02
• 期刊: Energies
• 影响因子: 3.2
• 作者: B. Srinivasan;D. Berthebaud;T. Mori

Exploring the thermoelectric behavior of spark plasma sintered Fe7-xCoxS8 compounds

• DOI: 10.1016/j.jallcom.2019.152999
• 发表时间: 2020-04
• 期刊: Journal of Alloys and Compounds
• 影响因子: 6.2
• 作者: J. Simon;G. Guélou;B. Srinivasan;D. Berthebaud;T. Mori;A. Maignan

Chalcogenide-based Thermoelectrics: from Glasses and Ceramics to High Temperature Refractory Rare-Earth Materials

硫系热电材料：从玻璃和陶瓷到高温难熔稀土材料

• 发表时间: 2019
• 作者: Bhuvanesh Srinivasan;David Berthebaud;Franck Gascoin;Catherine Boussard-Pledel;Michael J. Reece;Bruno Bureau;and Takao Mori
• 通讯作者: and Takao Mori

Theoretical & Experimental Screening of Effective Dopants for Vacancy Optimized Thermoelectric GeTe

理论

• 发表时间: 2021
• 作者: Bhuvanesh Srinivasan;Sylvain Le Tonquesse;Alain Gelle;Cedric Bourges;Leo Monier; Isao Ohkubo;Jean-Francois Halet;David Berthebaud;and Takao Mori
• 通讯作者: and Takao Mori

Processing of Materials for Efficient Thermoelectric Devices

高效热电器件材料的加工

• 发表时间: 2019
• 作者: Quansheng Guo;Bhuvanesh Srinivasan;David Berthebaud;Takao Mori
• 通讯作者: Takao Mori